Molekulový vzorec kyseliny sírovej. Kyselina sírová_9879. Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Fyzikálne vlastnosti kyseliny sírovej:
Ťažká olejovitá kvapalina („vitriolový olej“);
hustota 1,84 g/cm3; neprchavé, vysoko rozpustné vo vode - so silným zahrievaním; t°pl. = 10,3 °C, t°var. = 296°C, veľmi hygroskopický, má vlastnosti odstraňujúce vodu (zuhoľnatenie papiera, dreva, cukru).

Hydratačné teplo je také veľké, že zmes môže vrieť, špliechať a spôsobiť popáleniny. Preto je potrebné do vody pridávať kyselinu a nie naopak, keďže keď sa do kyseliny pridá voda, ľahšia voda skončí na povrchu kyseliny, kde sa bude koncentrovať všetko vzniknuté teplo.

Priemyselná výroba kyseliny sírovej (kontaktná metóda):

1) 4FeS2 + 1102 → 2Fe203 + 8SO2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO3 + H2S04 → H2S04nS03 (oleum)

Rozdrvený, čistený, mokrý pyrit (sírový pyrit) sa nasype do pece zhora na vypálenie v " fluidného lôžka". Vzduch obohatený kyslíkom prechádza zdola (princíp protiprúdu).
Z pece vychádza pecný plyn, ktorého zloženie je: SO 2, O 2, vodná para (pyrit bol vlhký) a drobné čiastočky škváry (oxid železa). Plyn sa čistí od nečistôt pevných častíc (v cyklóne a elektrickom odlučovači) a vodnej pary (v sušiacej veži).
V kontaktnom zariadení sa oxid siričitý oxiduje pomocou katalyzátora V205 (oxid vanadičný), aby sa zvýšila rýchlosť reakcie. Proces oxidácie jedného oxidu na druhý je reverzibilný. Preto sú zvolené optimálne podmienky pre priamu reakciu - zvýšený tlak (keďže k priamej reakcii dochádza so znížením celkového objemu) a teplota nie vyššia ako 500 C (pretože reakcia je exotermická).

V absorpčnej veži je oxid sírový (VI) absorbovaný koncentrovanou kyselinou sírovou.
Absorpcia vodou sa nevyužíva, pretože oxid sírový sa vo vode rozpúšťa za uvoľnenia veľkého množstva tepla, takže vznikajúca kyselina sírová vrie a mení sa na paru. Aby ste zabránili tvorbe hmly kyseliny sírovej, použite 98% koncentrovanú kyselinu sírovú. Oxid sírový sa v takejto kyseline veľmi dobre rozpúšťa a vytvára oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej:

H 2 SO 4 je silná dvojsýtna kyselina, jedna z najsilnejších minerálnych kyselín, vďaka svojej vysokej polarite sa ľahko preruší väzba H – O.

1) Kyselina sírová disociuje vo vodnom roztoku , tvoriaci vodíkový ión a kyslý zvyšok:
H2S04 = H+ + HS04-;
HS04- = H+ + S042-.
Súhrnná rovnica:
H2S04 = 2H++S042-.

2) Interakcia kyseliny sírovej s kovmi:
Zriedená kyselina sírová rozpúšťa iba kovy v rade napätia naľavo od vodíka:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (zriedený) → Zn + 2 SO 4 + H 2

3) Reakcia kyseliny sírovejso zásaditými oxidmi:
CuO + H2S04 → CuSO4 + H20

4) Reakcia kyseliny sírovej shydroxidy:
H2S04 + 2NaOH -> Na2S04 + 2H20
H2S04 + Cu(OH)2 → CuS04 + 2H20

5) Výmenné reakcie so soľami:
BaCl2 + H2S04 -> BaS04↓ + 2HCl
Tvorba bielej zrazeniny BaSO 4 (nerozpustná v kyselinách) sa využíva na detekciu kyseliny sírovej a rozpustných síranov (kvalitatívne reakcie na síranový ión).

Špeciálne vlastnosti koncentrovanej H 2 SO 4:

1) Koncentrovaný kyselina sírová je silné oxidačné činidlo ; pri interakcii s kovmi (okrem Au, Pt) sa redukuje na S +4 O 2, S 0 alebo H 2 S -2 v závislosti od aktivity kovu. Bez zahrievania nereaguje s Fe, Al, Cr - pasivácia. Pri interakcii s kovmi s premenlivou mocnosťou tieto kovy oxidujú do vyšších oxidačných stavov ako v prípade zriedeného roztoku kyseliny: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr3+, Mn0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Aktívny kov

8 Al + 15 H2S04 (konc.) → 4Al2 (S04) 3 + 12H20 + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — oxidácia
3│ S 6+ + 8e → S 2– zotavenie

4Mg+ 5H2S04 → 4MgS04 + H2S + 4H20

Stredne aktívny kov

2Cr + 4 H2S04 (konc.) → Cr2 (S04) 3 + 4 H20 + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oxidácia
1│ S 6+ + 6e → S 0 – zotavenie

Nízko aktívny kov

2Bi + 6H2S04 (konc.) → Bi2 (S04)3 + 6H20 + 3 TAK 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oxidácia
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - zotavenie

2Ag + 2H2S04 →Ag2S04 + SO2 + 2H20

2) Koncentrovaná kyselina sírová oxiduje niektoré nekovy, zvyčajne na maximálny oxidačný stav, a sama sa redukuje naS+4O2:

C + 2H2S04 (konc) → CO2 + 2S02 + 2H20

S+ 2H2S04 (konc) -> 3S02 + 2H20

2P+ 5H2S04 (konc) → 5SO2 + 2H3P04 + 2H20

3) Oxidácia komplexných látok:
Kyselina sírová oxiduje HI a HBr na voľné halogény:
2 KBr + 2H2S04 = K2S04 + S02 + Br2 + 2H20
2 KI + 2H2S04 = K2S04 + S02 + I2 + 2H20
Koncentrovaná kyselina sírová nedokáže oxidovať chloridové ióny na voľný chlór, čo umožňuje získať HCl výmennou reakciou:
NaCl + H2S04 (konc.) = NaHS04 + HCl

Kyselina sírová odstraňuje chemicky viazanú vodu z organických zlúčenín obsahujúcich hydroxylové skupiny. Dehydratácia etylalkoholu v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej vedie k produkcii etylénu:
C2H5OH = C2H4 + H20.

Zuhoľnatenie cukru, celulózy, škrobu a iných uhľohydrátov pri kontakte s kyselinou sírovou sa vysvetľuje aj ich dehydratáciou:
C6H1206 + 12H2S04 = 18H20 + 12S02 + 6C02.

Kyselina sírová (H2SO4) je jednou z najviac žieravých kyselín a nebezpečných činidiel, ktoré človek pozná, najmä v koncentrovanej forme. Chemicky čistá kyselina sírová je ťažká toxická kvapalina olejovitej konzistencie, bez zápachu a farby. Získava sa kontaktnou oxidáciou oxidu siričitého (SO2).

Pri teplote + 10,5 °C sa kyselina sírová mení na zmrznutú sklovitú kryštalickú hmotu, hltavo ako špongia nasáva vlhkosť z okolia. V priemysle a chémii je kyselina sírová jednou z hlavných chemických zlúčenín a zaujíma vedúce postavenie z hľadiska objemu výroby v tonách. Preto sa kyselina sírová nazýva „krv chémie“. Pomocou kyseliny sírovej sa získavajú hnojivá, liečivá, iné kyseliny, veľké množstvá hnojív a mnoho iného.

Základné fyzikálne a chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Kyselina sírová vo svojej čistej forme (vzorec H2SO4) v koncentrácii 100% je bezfarebná hustá kvapalina. Najdôležitejšou vlastnosťou H2SO4 je jej vysoká hygroskopickosť – schopnosť odstraňovať vodu zo vzduchu. Tento proces je sprevádzaný rozsiahlym uvoľňovaním tepla.
H2SO4 je silná kyselina.
Kyselina sírová sa nazýva monohydrát - obsahuje 1 mól H2O (vody) na 1 mól SO3. Vďaka svojim pôsobivým hygroskopickým vlastnostiam sa používa na extrakciu vlhkosti z plynov.
Teplota varu – 330 °C. V tomto prípade sa kyselina rozkladá na SO3 a vodu. Hustota – 1,84. Teplota topenia – 10,3 °C/.
Koncentrovaná kyselina sírová je silné oxidačné činidlo. Na spustenie redoxnej reakcie je potrebné kyselinu zahriať. Výsledkom reakcie je SO2. S+2H2S04=3S02+2H20
V závislosti od koncentrácie kyselina sírová reaguje s kovmi rôzne. V zriedenom stave je kyselina sírová schopná oxidovať všetky kovy, ktoré sú v sérii napätia pred vodíkom. Výnimkou je najviac odolný voči oxidácii. Zriedená kyselina sírová reaguje so soľami, zásadami, amfotérnymi a zásaditými oxidmi. Koncentrovaná kyselina sírová je schopná oxidovať všetky kovy v sérii napätia, vrátane striebra.
Kyselina sírová tvorí dva typy solí: kyslé (sú to hydrosírany) a medziprodukty (sírany)
H2SO4 aktívne reaguje s organickými látkami a nekovmi a niektoré z nich dokáže premeniť na uhlie.
Anhydrit sírový sa dobre rozpúšťa v H2SO4 a v tomto prípade vzniká oleum - roztok SO3 v kyseline sírovej. Navonok to vyzerá takto: dymiaca kyselina sírová, uvoľňujúca anhydrit sírový.
Kyselina sírová vo vodných roztokoch je silná dvojsýtna kyselina a keď sa pridá do vody, uvoľní sa obrovské množstvo tepla. Pri príprave zriedených roztokov H2SO4 z koncentrovaných je potrebné do vody pridávať ťažšiu kyselinu v malom prúde a nie naopak. Deje sa tak, aby sa zabránilo vriacej vode a striekaniu kyseliny.

Koncentrované a zriedené kyseliny sírové

Koncentrované roztoky kyseliny sírovej zahŕňajú roztoky od 40%, ktoré dokážu rozpustiť striebro alebo paládium.

Zriedená kyselina sírová zahŕňa roztoky, ktorých koncentrácia je nižšia ako 40 %. Nie sú to také aktívne roztoky, ale sú schopné reagovať s mosadzou a meďou.

Príprava kyseliny sírovej

Výroba kyseliny sírovej v priemyselnom meradle sa začala v 15. storočí, ale v tom čase sa nazývala „vitriolový olej“. Ak predtým ľudstvo spotrebovalo len niekoľko desiatok litrov kyseliny sírovej, potom v modernom svete ide výpočet na milióny ton ročne.

Výroba kyseliny sírovej sa vykonáva priemyselne a existujú tri z nich:

Spôsob kontaktu.
Nitrózová metóda
Iné metódy

Hovorme podrobne o každom z nich.

Kontaktný spôsob výroby

Metóda výroby kontaktov je najbežnejšia a vykonáva tieto úlohy:

Výsledkom je produkt, ktorý uspokojí potreby maximálneho počtu spotrebiteľov.
Počas výroby sa znižuje poškodenie životného prostredia.

Pri kontaktnej metóde sa ako suroviny používajú tieto látky:

pyrit (sírový pyrit);
síra;
oxid vanádu (táto látka pôsobí ako katalyzátor);
sírovodík;
sulfidy rôznych kovov.

Pred začatím výrobného procesu sú suroviny vopred pripravené. Na začiatok sa pyrit v špeciálnych drviacich zariadeniach drví, čo umožňuje zväčšením kontaktnej plochy účinných látok urýchliť reakciu. Pyrit prechádza čistením: spúšťa sa do veľkých nádob s vodou, počas ktorých odpadová hornina a všetky druhy nečistôt vyplávajú na povrch. Na konci procesu sú odstránené.

Výrobná časť je rozdelená do niekoľkých etáp:

Po rozdrvení sa pyrit čistí a posiela do pece, kde sa vypaľuje pri teplotách do 800 °C. Podľa princípu protiprúdu je vzduch privádzaný do komory zospodu, čo zaisťuje, že pyrit je v suspendovanom stave. Dnes tento proces trvá niekoľko sekúnd, no predtým to odpálenie trvalo niekoľko hodín. Pri procese praženia sa objavuje odpad vo forme oxidu železa, ktorý sa odstraňuje a následne prenáša do hutníckeho priemyslu. Pri výpale sa uvoľňuje vodná para, plyny O2 a SO2. Po dokončení čistenia od vodnej pary a drobných nečistôt sa získa čistý oxid síry a kyslík.
V druhom stupni prebieha exotermická reakcia pod tlakom s použitím vanádiového katalyzátora. Reakcia sa spustí, keď teplota dosiahne 420 °C, ale na zvýšenie účinnosti sa môže zvýšiť na 550 °C. Počas reakcie nastáva katalytická oxidácia a SO2 sa stáva SO3.
Podstata tretej etapy výroby je nasledovná: absorpcia SO3 v absorpčnej veži, pri ktorej vzniká oleum H2SO4. V tejto forme sa H2SO4 naleje do špeciálnych nádob (nereaguje s oceľou) a je pripravená vyjsť v ústrety konečnému spotrebiteľovi.

Pri výrobe, ako sme si povedali vyššie, vzniká veľa tepelnej energie, ktorá sa využíva na vykurovacie účely. Mnohé závody na výrobu kyseliny sírovej inštalujú parné turbíny, ktoré využívajú uvoľnenú paru na výrobu ďalšej elektriny.

Dusíková metóda výroby kyseliny sírovej

Napriek výhodám kontaktného spôsobu výroby, ktorý produkuje koncentrovanejšiu a čistejšiu kyselinu sírovú a oleum, sa pomerne veľa H2SO4 vyrába dusičným spôsobom. Najmä v superfosfátových závodoch.

Na výrobu H2SO4 je východiskovým materiálom pri kontaktnej aj nitrózovej metóde oxid siričitý. Špeciálne na tieto účely sa získava spaľovaním síry alebo pražením sírnych kovov.

Spracovanie oxidu siričitého na kyselinu siričitú zahŕňa oxidáciu oxidu siričitého a pridávanie vody. Vzorec vyzerá takto:
SO2 + 1|202 + H2O = H2SO4

Oxid siričitý však nereaguje priamo s kyslíkom, preto sa oxid siričitý oxiduje pomocou oxidov dusíka. Vyššie oxidy dusíka (hovoríme o oxide dusičitom NO2, oxide dusíka NO3) sa pri tomto procese redukujú na oxid dusíka NO, ktorý sa následne opäť oxiduje kyslíkom na vyššie oxidy.

Výroba kyseliny sírovej dusičným spôsobom je technicky formalizovaná dvoma spôsobmi:

komora.
veža.

Dusitá metóda má množstvo výhod a nevýhod.

Nevýhody nitróznej metódy:

Výsledkom je 75% kyselina sírová.
Kvalita produktu je nízka.
Neúplná návratnosť oxidov dusíka (prídavok HNO3). Ich emisie sú škodlivé.
Kyselina obsahuje železo, oxidy dusíka a iné nečistoty.

Výhody nitróznej metódy:

Náklady na proces sú nižšie.
Možnosť 100% recyklácie SO2.
Jednoduchosť hardvérového dizajnu.

Hlavné ruské závody na výrobu kyseliny sírovej

Ročná produkcia H2SO4 sa u nás pohybuje v šesťcifernom rozmedzí – asi 10 miliónov ton. Poprednými výrobcami kyseliny sírovej v Rusku sú spoločnosti, ktoré sú navyše jej hlavnými spotrebiteľmi. Hovoríme o spoločnostiach, ktorých oblasťou činnosti je výroba minerálnych hnojív. Napríklad „minerálne hnojivá Balakovo“, „Ammophos“.

Na Kryme, v Armjansku, pôsobí najväčší producent oxidu titaničitého vo východnej Európe, spoločnosť Crimean Titan. Okrem toho rastlina produkuje kyselinu sírovú, minerálne hnojivá, síran železitý atď.

Mnoho tovární vyrába rôzne druhy kyseliny sírovej. Napríklad batériovú kyselinu sírovú vyrábajú: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom atď.

Oleum vyrába UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez PA atď.

Kyselinu sírovú špeciálnej čistoty vyrába OHC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Použitá kyselina sírová sa dá kúpiť v závodoch ZSS a HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Výrobcovia technickej kyseliny sírovej sú Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Čeľabinsk zinkovňa, Electrozinc atď.

Vzhľadom na to, že pyrit je hlavnou surovinou pri výrobe H2SO4 a ide o plytvanie podnikov na obohacovanie, jeho dodávateľmi sú továrne na obohacovanie Norilsk a Talnakh.

Svetové popredné miesta v produkcii H2SO4 zaujímajú USA a Čína, ktoré predstavujú 30 miliónov ton, respektíve 60 miliónov ton.

Rozsah použitia kyseliny sírovej

Vo svete sa ročne spotrebuje asi 200 miliónov ton H2SO4, z ktorej sa vyrába široká škála produktov. Kyselina sírová právom drží palmu medzi ostatnými kyselinami, pokiaľ ide o rozsah použitia na priemyselné účely.

Ako už viete, kyselina sírová je jedným z najdôležitejších produktov chemického priemyslu, takže rozsah kyseliny sírovej je dosť široký. Hlavné oblasti použitia H2SO4 sú nasledovné:

Kyselina sírová sa používa v enormných objemoch na výrobu minerálnych hnojív, ktoré spotrebujú asi 40 % z celkovej tonáže. Z tohto dôvodu sú továrne, ktoré vyrábajú H2SO4, postavené vedľa tovární, ktoré vyrábajú hnojivá. Sú to síran amónny, superfosfát atď. Pri ich výrobe sa kyselina sírová odoberá v čistej forme (100% koncentrácia). Na výrobu tony ammofosu alebo superfosfátu budete potrebovať 600 litrov H2SO4. Tieto hnojivá sa vo väčšine prípadov používajú v poľnohospodárstve.
H2SO4 sa používa na výrobu výbušnín.
Čistenie ropných produktov. Na získanie petroleja, benzínu a minerálnych olejov je potrebné čistenie uhľovodíkov, ku ktorému dochádza pomocou kyseliny sírovej. V procese rafinácie ropy na čistenie uhľovodíkov tento priemysel „berie“ až 30 % svetovej tonáže H2SO4. Okrem toho sa oktánové číslo paliva zvyšuje kyselinou sírovou a vrty sa upravujú pri ťažbe ropy.
V hutníckom priemysle. Kyselina sírová sa v hutníctve používa na odstraňovanie vodného kameňa a hrdze z drôtu a plechu, ako aj na obnovu hliníka pri výrobe neželezných kovov. Pred potiahnutím kovových povrchov meďou, chrómom alebo niklom sa povrch leptá kyselinou sírovou.
Pri výrobe liekov.
Pri výrobe farieb.
V chemickom priemysle. H2SO4 sa používa pri výrobe čistiacich prostriedkov, etylénu, insekticídov atď. a bez nej sú tieto procesy nemožné.
Na výrobu iných známych kyselín, organických a anorganických zlúčenín používaných na priemyselné účely.

Soli kyseliny sírovej a ich použitie

Najdôležitejšie soli kyseliny sírovej:

Glauberova soľ Na2SO4 · 10H2O (kryštalický síran sodný). Rozsah jeho použitia je dosť veľký: výroba skla, sódy, vo veterinárnej medicíne a medicíne.
Síran bárnatý BaSO4 sa používa pri výrobe gumy, papiera a bielej minerálnej farby. Okrem toho je v medicíne nepostrádateľný pri fluoroskopii žalúdka. Pre tento postup sa používa na výrobu „báryovej kaše“.
Síran vápenatý CaSO4. V prírode sa vyskytuje vo forme sadry CaSO4 2H2O a anhydritu CaSO4. Sadra CaSO4 · 2H2O a síran vápenatý sa používajú v medicíne a stavebníctve. Pri zahriatí sadry na teplotu 150 - 170 °C dochádza k čiastočnej dehydratácii, ktorej výsledkom je vypálená sadra, u nás známa ako alabaster. Zmiešaním alabastra s vodou do konzistencie cestíčka hmota rýchlo stuhne a zmení sa na akýsi kameň. Práve táto vlastnosť alabastru sa aktívne využíva pri stavebných prácach: vyrábajú sa z nej odliatky a odlievacie formy. Pri omietacích prácach je alabaster nevyhnutný ako spojivový materiál. Pacientom na traumatologických oddeleniach sa dávajú špeciálne fixačné tvrdé obväzy – sú vyrobené na báze alabastru.
Síran železitý FeSO4 · 7H2O sa používa na prípravu atramentu, impregnáciu dreva a tiež v poľnohospodárstve na ničenie škodcov.
Kamenec KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O atď. sa používajú pri výrobe farieb a kožiarskom priemysle (činenie koží).
Mnohí z vás poznajú síran meďnatý CuSO4 · 5H2O z prvej ruky. Jedná sa o aktívneho pomocníka v poľnohospodárstve v boji proti chorobám a škodcom rastlín - zrno je ošetrené vodným roztokom CuSO4 · 5H2O a nastriekané na rastliny. Používa sa aj na prípravu niektorých minerálnych farieb. A v každodennom živote sa používa na odstránenie plesní zo stien.
Síran hlinitý – používa sa v celulózovom a papierenskom priemysle.

Kyselina sírová v zriedenej forme sa používa ako elektrolyt v olovených batériách. Okrem toho sa používa na výrobu čistiacich prostriedkov a hnojív. Ale vo väčšine prípadov prichádza vo forme olea - to je roztok SO3 v H2SO4 (môžete nájsť aj iné vzorce olea).

Úžasný fakt! Oleum je chemicky aktívnejšie ako koncentrovaná kyselina sírová, no napriek tomu nereaguje s oceľou! Z tohto dôvodu sa prepravuje ľahšie ako samotná kyselina sírová.

Rozsah použitia „kráľovnej kyselín“ je skutočne rozsiahly a je ťažké hovoriť o všetkých spôsoboch, akými sa používa v priemysle. Používa sa tiež ako emulgátor v potravinárskom priemysle, na čistenie vody, pri syntéze výbušnín a na mnohé iné účely.

História kyseliny sírovej

Kto z nás aspoň raz nepočul o sírane meďnatém? Takže to bolo študované v dávnych dobách a v niektorých prácach zo začiatku novej éry vedci diskutovali o pôvode vitriolu a jeho vlastnostiach. Vitriol skúmal grécky lekár Dioscorides a rímsky bádateľ prírody Plínius Starší a vo svojich dielach písali o pokusoch, ktoré uskutočnili. Na lekárske účely používal rôzne vitriolové látky staroveký lekár Ibn Sina. O tom, ako sa vitriol používal v metalurgii, sa diskutovalo v dielach alchymistov starovekého Grécka Zosimasa z Panopolisu.

Prvým spôsobom získania kyseliny sírovej je proces zahrievania kamenca draselného, o čom sú informácie v alchymistickej literatúre z 13. storočia. Zloženie kamenca a podstatu procesu vtedy alchymisti nepoznali, no už v 15. storočí sa začala zámerne skúmať chemická syntéza kyseliny sírovej. Postup bol nasledovný: alchymisti spracovali zmes síry a sulfidu antimonitého Sb2S3 zahrievaním s kyselinou dusičnou.

V stredoveku v Európe sa kyselina sírová nazývala „vitriolový olej“, ale potom sa názov zmenil na kyselinu vitriolovú.

V 17. storočí získal Johann Glauber kyselinu sírovú ako výsledok spaľovania dusičnanu draselného a prírodnej síry v prítomnosti vodnej pary. V dôsledku oxidácie síry ledkom sa získal oxid sírový, ktorý reagoval s vodnou parou, čím vznikla kvapalina s olejovitou konzistenciou. Bol to vitriolový olej a tento názov pre kyselinu sírovú existuje dodnes.

V tridsiatych rokoch 18. storočia použil túto reakciu lekárnik z Londýna Ward Joshua na priemyselnú výrobu kyseliny sírovej, no v stredoveku bola jej spotreba obmedzená na niekoľko desiatok kilogramov. Rozsah použitia bol úzky: na alchymistické pokusy, čistenie drahých kovov a vo farmácii. Koncentrovaná kyselina sírová v malých objemoch sa používala pri výrobe špeciálnych zápaliek, ktoré obsahovali bertholitovú soľ.

Kyselina vitriolová sa na Rusi objavila až v 17. storočí.

V Birminghame v Anglicku John Roebuck v roku 1746 upravil vyššie uvedený spôsob výroby kyseliny sírovej a spustil výrobu. Zároveň používal odolné veľké olovené komory, ktoré boli lacnejšie ako sklenené nádoby.

Táto metóda si udržala svoju pozíciu v priemysle takmer 200 rokov a v komorách sa získavala 65% kyselina sírová.

Po chvíli anglický Glover a francúzsky chemik Gay-Lussac vylepšili samotný proces a kyselina sírová sa začala získavať s koncentráciou 78%. Ale takáto kyselina nebola vhodná na výrobu napríklad farbív.

Začiatkom 19. storočia boli objavené nové metódy oxidácie oxidu siričitého na anhydrid kyseliny sírovej.

Spočiatku sa to robilo pomocou oxidov dusíka a potom sa ako katalyzátor použila platina. Tieto dva spôsoby oxidácie oxidu siričitého boli ďalej vylepšené. Oxidácia oxidu siričitého na platine a iných katalyzátoroch sa stala známou ako kontaktná metóda. A oxidácia tohto plynu oxidmi dusíka sa nazýva nitrózna metóda výroby kyseliny sírovej.

Britský obchodník s kyselinou octovou Peregrine Philips patentoval ekonomický proces výroby oxidu sírového (VI) a koncentrovanej kyseliny sírovej až v roku 1831 a práve tento spôsob je dnes svetu známy ako kontaktný spôsob jeho výroby.

Výroba superfosfátu sa začala v roku 1864.

V osemdesiatych rokoch devätnásteho storočia v Európe dosiahla produkcia kyseliny sírovej 1 milión ton. Hlavnými producentmi boli Nemecko a Anglicko, produkujúce 72 % celkového objemu kyseliny sírovej vo svete.

Preprava kyseliny sírovej je náročný a zodpovedný podnik.

Kyselina sírová patrí do triedy nebezpečných chemikálií a pri kontakte s pokožkou spôsobuje ťažké popáleniny. Okrem toho môže spôsobiť chemickú otravu u ľudí. Ak sa počas prepravy nedodržia určité pravidlá, kyselina sírová môže svojou výbušnosťou spôsobiť veľa škody ľuďom aj životnému prostrediu.

Kyselina sírová je klasifikovaná ako trieda nebezpečnosti 8 a musia ju prepravovať špeciálne vyškolení a vyškolení odborníci. Dôležitou podmienkou pre dodávku kyseliny sírovej je dodržiavanie špeciálne vypracovaných Pravidiel pre prepravu nebezpečného tovaru.

Cestná doprava sa vykonáva v súlade s nasledujúcimi pravidlami:

Na prepravu sú špeciálne kontajnery vyrobené zo špeciálnej oceľovej zliatiny, ktorá nereaguje s kyselinou sírovou ani titánom. Takéto nádoby neoxidujú. Nebezpečná kyselina sírová sa prepravuje v špeciálnych chemických cisternách kyseliny sírovej. Líšia sa dizajnom a sú vybrané na prepravu v závislosti od typu kyseliny sírovej.
Pri preprave dymovej kyseliny sa odoberajú špecializované izotermické termosky, v ktorých sa udržiava požadovaný teplotný režim, aby sa zachovali chemické vlastnosti kyseliny.
Ak sa prepravuje obyčajná kyselina, vyberie sa nádrž na kyselinu sírovú.
Preprava kyseliny sírovej cestnou dopravou, ako je dymová, bezvodá, koncentrovaná, na batérie, v rukaviciach, sa vykonáva v špeciálnych kontajneroch: cisterny, sudy, kontajnery.
Prepravu nebezpečného tovaru môžu vykonávať len vodiči, ktorí majú osvedčenie ADR.
Čas cesty nemá žiadne obmedzenia, pretože počas prepravy musíte prísne dodržiavať povolenú rýchlosť.
Počas prepravy je vybudovaná špeciálna trasa, ktorá by mala prechádzať miestami veľkých davov ľudí a výrobných zariadení.
Preprava musí mať špeciálne označenia a nebezpečné značky.

Nebezpečné vlastnosti kyseliny sírovej pre ľudí

Kyselina sírová predstavuje zvýšené nebezpečenstvo pre ľudský organizmus. Jeho toxický účinok nastáva nielen pri priamom kontakte s pokožkou, ale pri vdýchnutí jeho pár, kedy sa uvoľňuje oxid siričitý. Nebezpečné účinky zahŕňajú:

Dýchací systém;
Koža;
Sliznice.

Intoxikáciu tela môže zvýšiť arzén, ktorý je často súčasťou kyseliny sírovej.

Dôležité! Ako viete, pri kontakte kyseliny s pokožkou dochádza k ťažkým popáleninám. Nemenej nebezpečná je otrava parami kyseliny sírovej. Bezpečná dávka kyseliny sírovej vo vzduchu je len 0,3 mg na 1 meter štvorcový.

Ak sa kyselina sírová dostane na sliznice alebo pokožku, objaví sa ťažká popálenina, ktorá sa zle hojí. Ak je popálenina významná, u obete sa rozvinie ochorenie popálenín, ktoré môže viesť až k smrti, ak sa mu včas neposkytne kvalifikovaná lekárska starostlivosť.

Dôležité! Pre dospelého človeka je smrteľná dávka kyseliny sírovej len 0,18 cm na 1 liter.

Samozrejme, „zažiť“ toxické účinky kyseliny v každodennom živote je problematické. Najčastejšie sa otrava kyselinou vyskytuje v dôsledku zanedbania priemyselných bezpečnostných opatrení pri práci s roztokom.

V dôsledku technických problémov pri práci alebo nedbalosti môže dôjsť k hromadnej otrave parami kyseliny sírovej a dochádza k masívnemu úniku do atmosféry. Aby sa takýmto situáciám zabránilo, fungujú špeciálne služby, ktorých úlohou je monitorovať fungovanie výroby, kde sa používa nebezpečná kyselina.

Aké príznaky sa pozorujú pri intoxikácii kyselinou sírovou?

Ak bola kyselina požitá:

Bolesť v oblasti tráviacich orgánov.
Nevoľnosť a zvracanie.
Abnormálne pohyby čriev v dôsledku závažných črevných porúch.
Silná sekrécia slín.
Kvôli toxickým účinkom na obličky sa moč stáva načervenalým.
Opuch hrtana a hrdla. Vyskytuje sa sipot a chrapot. To môže byť smrteľné v dôsledku udusenia.
Na ďasnách sa objavujú hnedé škvrny.
Koža sa zmení na modrú.

Keď je koža spálená, môžu nastať všetky komplikácie spojené s popáleninami.

V prípade otravy výparmi sa pozoruje nasledujúci obrázok:

Popálenie sliznice očí.
Krvácanie z nosa.
Popálenie slizníc dýchacích ciest. V tomto prípade obeť pociťuje silnú bolesť.
Opuch hrtana s príznakmi dusenia (nedostatok kyslíka, koža zmodrie).
Ak je otrava závažná, môže sa vyskytnúť nevoľnosť a zvracanie.

Je dôležité vedieť! Otrava kyselinou po požití je oveľa nebezpečnejšia ako intoxikácia z vdýchnutia výparov.

Prvá pomoc a terapeutické postupy pri poranení kyselinou sírovou

Pri kontakte s kyselinou sírovou postupujte takto:

V prvom rade zavolajte sanitku. Ak sa tekutina dostane dovnútra, opláchnite žalúdok teplou vodou. Potom budete musieť po malých dúškoch vypiť 100 gramov slnečnicového alebo olivového oleja. Okrem toho by ste mali prehltnúť kúsok ľadu, vypiť mlieko alebo pripálenú magnéziu. Toto sa musí urobiť, aby sa znížila koncentrácia kyseliny sírovej a zmiernil sa ľudský stav.
Ak sa vám kyselina dostane do očí, musíte ich opláchnuť tečúcou vodou a potom ich odkvapkať roztokom dikaínu a novokaínu.
Ak sa kyselina dostane na pokožku, popálené miesto dobre opláchnite pod tečúcou vodou a priložte obväz so sódou. Musíte opláchnuť asi 10-15 minút.
V prípade otravy parou musíte ísť na čerstvý vzduch a čo najskôr opláchnuť postihnuté sliznice vodou.

V nemocničnom prostredí bude liečba závisieť od oblasti popálenia a stupňa otravy. Úľava od bolesti sa vykonáva iba novokainom. Aby sa zabránilo rozvoju infekcie v postihnutej oblasti, pacientovi sa podáva antibiotická terapia.

V prípade žalúdočného krvácania sa podáva transfúzia plazmy alebo krvi. Zdroj krvácania sa dá chirurgicky odstrániť.

Kyselina sírová sa v prírode vyskytuje v 100% čistej forme. Napríklad v Taliansku, na Sicílii, v Mŕtvom mori môžete vidieť unikátny úkaz – kyselina sírová presakuje priamo z dna! Čo sa stane, je toto: pyrit zo zemskej kôry slúži v tomto prípade ako surovina na jeho tvorbu. Tomuto miestu sa hovorí aj jazero smrti a v jeho blízkosti sa bojí lietať aj hmyz!
Po veľkých sopečných erupciách sa v zemskej atmosfére často nachádzajú kvapôčky kyseliny sírovej a v takýchto prípadoch môže vinník spôsobiť negatívne dôsledky pre životné prostredie a spôsobiť vážne klimatické zmeny.
Kyselina sírová je aktívnym absorbentom vody, preto sa používa ako pohlcovač plynov. Za starých čias, aby sa zabránilo zahmlievaniu vnútorných okien, sa táto kyselina naliala do pohárov a umiestnila sa medzi sklo okenných otvorov.
Kyselina sírová je hlavnou príčinou kyslých dažďov. Hlavnou príčinou kyslých dažďov je znečistenie ovzdušia oxidom siričitým, ktorý po rozpustení vo vode vytvára kyselinu sírovú. Oxid siričitý sa zase uvoľňuje pri spaľovaní fosílnych palív. V kyslých dažďoch skúmaných v posledných rokoch sa obsah kyseliny dusičnej zvýšil. Dôvodom tohto javu je zníženie emisií oxidu siričitého. Napriek tomu zostáva hlavnou príčinou kyslých dažďov kyselina sírová.

Ponúkame vám videovýber zaujímavých experimentov s kyselinou sírovou.

Uvažujme o reakcii kyseliny sírovej, keď sa naleje do cukru. V prvých sekundách vstupu kyseliny sírovej do banky s cukrom zmes stmavne. Po niekoľkých sekundách hmota sčernie. Potom sa stane to najzaujímavejšie. Hmota začne rýchlo rásť a vyliezť von z banky. Výstupom je hrdá látka, podobná pórovitému drevenému uhliu, 3-4 krát väčšia ako pôvodný objem.

Autor videa navrhuje porovnať reakciu Coca-Coly s kyselinou chlorovodíkovou a kyselinou sírovou. Keď sa Coca-Cola zmieša s kyselinou chlorovodíkovou, nepozorujú sa žiadne vizuálne zmeny, ale po zmiešaní s kyselinou sírovou začne Coca-Cola vrieť.

Zaujímavú interakciu možno pozorovať pri kontakte kyseliny sírovej s toaletným papierom. Toaletný papier je vyrobený z celulózy. Keď kyselina zasiahne molekulu celulózy, okamžite sa rozkladá a uvoľňuje voľný uhlík. Podobné zuhoľnatenie možno pozorovať pri kontakte kyseliny s drevom.

Do banky s koncentrovanou kyselinou pridám malý kúsok draslíka. V prvej sekunde sa uvoľní dym, po ktorom sa kov okamžite rozhorí, zapáli a exploduje a rozbije sa na kusy.

V nasledujúcom experimente, keď kyselina sírová zasiahne zápalku, zapáli sa. V druhej časti pokusu je ponorená hliníková fólia s acetónom a zápalkou vo vnútri. Fólia sa okamžite zahreje, čím sa uvoľní obrovské množstvo dymu a úplne sa rozpustí.

Zaujímavý efekt sa pozoruje, keď sa do kyseliny sírovej pridá sóda bikarbóna. Sóda bikarbóna okamžite zožltne. Reakcia prebieha rýchlym varom a zväčšením objemu.

Dôrazne neodporúčame vykonávať všetky vyššie uvedené experimenty doma. Kyselina sírová je veľmi agresívna a toxická látka. Takéto experimenty sa musia vykonávať v špeciálnych miestnostiach vybavených núteným vetraním. Plyny uvoľňované pri reakciách s kyselinou sírovou sú veľmi toxické a môžu spôsobiť poškodenie dýchacích ciest a otravu organizmu. Okrem toho sa podobné experimenty vykonávajú s použitím osobných ochranných prostriedkov na pokožku a dýchací systém. Dávaj na seba pozor!

Cieľ hodiny: študenti by mali poznať štruktúru, fyzikálne a chemické vlastnosti H 2 SO 4; byť schopný na základe znalosti rýchlosti chemických reakcií a chemickej rovnováhy zdôvodniť výber reakčných podmienok, ktoré sú základom výroby kyseliny sírovej; určiť síranové a sulfidové ióny v praxi.

Základné pojmy: oxid siričitý, anhydrid kyseliny sírovej, komplexné využitie surovín.

Počas vyučovania

I. Organizačný moment; kontrola domácich úloh

II. Nový materiál

1. Elektronické a štruktúrne vzorce. Keďže síra je v 3. perióde periodickej tabuľky, nedodržiava sa oktetové pravidlo a atóm síry môže získať až dvanásť elektrónov.

(Šesť elektrónov síry je označených hviezdičkou.)

2. Potvrdenie. Kyselina sírová vzniká reakciou oxidu sírového (VI) s vodou (SO 3 + H 2 O H 2 SO 4). Popis výroby kyseliny sírovej je uvedený v § 16 (, s. 37 - 42).

3. Fyzikálne vlastnosti. Kyselina sírová je bezfarebná, ťažká (=1,84 g/cm3), neprchavá kvapalina. Keď sa rozpustí vo vode, dôjde k veľmi silnému zahriatiu. Pamätajte, že vodu nemôžete naliať do koncentrovanej kyseliny sírovej (obr. 2)! Koncentrovaná kyselina sírová absorbuje vodnú paru zo vzduchu. Dá sa to overiť, ak je otvorená nádoba s koncentrovanou kyselinou sírovou vyvážená na stupnici: po určitom čase pohár s nádobou spadne.

Ryža. 2.

4. Chemické vlastnosti. Zriedená kyselina sírová má všeobecné vlastnosti, charakteristické pre kyseliny a špecifické (tabuľka 7).

Tabuľka 7

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Spoločné s inými kyselinami

Špecifické

1. Vodný roztok mení farbu indikátorov.

1. Koncentrovaná kyselina sírová je silné oxidačné činidlo: pri zahrievaní reaguje takmer so všetkými kovmi (okrem Au, Pt a niektorých ďalších). Pri týchto reakciách sa v závislosti od aktivity kovu a podmienok uvoľňuje SO2, H2S, S, napr.

Cu+2H2S04CuS04+S02+2H20

2. Zriedená kyselina sírová reaguje s kovmi:

H2SO4+ZnZnS04+H2

2H++ SO42- +Zn0Zn2+ + SO42- +H20

2H++ Zn°Zn2+ + H20

2. Koncentrovaná kyselina sírová prudko reaguje s vodou za vzniku hydrátov:

H2S04 + nH20 H2S04 nH20+ Q

Koncentrovaná kyselina sírová je schopná odstraňovať vodík a kyslík z organických látok vo forme vody a zuhoľnatieť organické látky

3. Reaguje so zásaditými a amfotérnymi oxidmi:

H2S04 + MgO MgS04 + H20

2H++S042- +MgOMg2+ +S042- +H20

2H++ MgO Mg2+ + H20

3. Charakteristickou reakciou na kyselinu sírovú a jej soli je interakcia s rozpustnými soľami bária:

H2S04 + BaCl2BaS04 + 2HCl

2H+ + S04 2- + Ba2+ + 2Cl - BaS04 + 2H + + 2Cl -

Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4

Vytvorí sa biela zrazenina, ktorá je nerozpustná ani vo vode, ani v koncentrovanej kyseline dusičnej.

4. Interaguje so základňami:

H2S04 + 2KOH K2S04 + 2H20

2H++ SO42- + 2K++ + 2OH-

2K++S042- + 2H20

2H++ 2OH - 2H20

Ak sa kyselina prijíma v nadbytku, vytvorí sa kyslá soľ:

H2S04 + NaOH NaHS04 + H20

5. Reaguje so soľami a vytláča z nich iné kyseliny:

3H2S04+Ca3(P04)23CaS04+2H3P04

Aplikácia. Kyselina sírová je široko používaná (obr. 3);

Ryža. 3. Aplikácia kyseliny sírovej: 1 - výroba farbív; 2 - minerálne hnojivá; 3 - čistenie ropných produktov; 4 - elektrolytická výroba medi; 5 - elektrolyt v batériách; 6 - výroba výbušnín; 7 - farbivá; 8 - umelý hodváb; 9 -- glukóza; 10 - soli; 11 - kyseliny.

Kyselina sírová tvorí dve série solí - stredné a kyslé:

Na2S04 NaHSО 4

síran sodný hydrogénsíran sodný

(stredná soľ) (kyslá soľ)

Soli kyseliny sírovej sú široko používané, napríklad Na 2 SO 4 10H 2 O - kryštálový hydrát síranu sodného (Glauberova soľ) sa používa pri výrobe sódy, skla, v medicíne a veterinárnej medicíne. CaSO 4 2H 2 O - kryštalický hydrát síranu vápenatého (prírodná sadra) - používa sa na výrobu polovodnej sadry, potrebnej v stavebníctve av medicíne - na prikladanie sadrových obväzov. CuSO 4 5H 2 O - kryštalický hydrát síranu meďnatého (síran meďnatý) - sa používa v boji proti škodcom rastlín.

III. Spevnenie nového materiálu

1. V zime sa niekedy medzi okenné rámy umiestni nádoba s koncentrovanou kyselinou sírovou. Na aký účel sa to robí, prečo nie je možné nádobu naplniť až po vrch kyselinou?

2. Koncentrovaná kyselina sírová po zahriatí reaguje s ortuťou a striebrom podobne ako s meďou. Napíšte rovnice pre tieto reakcie a uveďte oxidačné činidlo a redukčné činidlo.

3. Ako rozpoznať sulfidy? Kde sa používajú?

4. Vytvorte reakčné rovnice, ktoré sú prakticky realizovateľné pomocou daných diagramov:

Hg + H2SO4 (konc)

MgCl2 + H2S04 (konc.)

Na2S03 + H2S04

Al(OH)3 + H2S04

Pri zostavovaní reakčných rovníc uveďte podmienky ich implementácie. V prípade potreby napíšte rovnice v iónovej a skrátenej iónovej forme.

5. Vymenujte oxidačné činidlo pri reakciách: a) zriedenej kyseliny sírovej s kovmi; b) koncentrovaná kyselina sírová s kovmi.

6. Čo viete o kyseline sírovej?

7. Prečo je koncentrovaná kyselina sírová silným oxidačným činidlom? Aké sú špeciálne vlastnosti koncentrovanej kyseliny sírovej?

8. Ako reaguje koncentrovaná kyselina sírová s kovmi?

9. Kde sa používa kyselina sírová a jej soli?

1. Aký objem kyslíka bude potrebný na spálenie: a) 3,4 kg sírovodíka; b) 6500 m 3 sírovodíka?

2. Akú hmotnosť má roztok s obsahom 0,2 hmotnostného zlomku kyseliny sírovej, ktorý sa spotrebuje pri reakcii so 4,5 g hliníka?

Laboratórne pokusy

VI. Rozpoznanie síranových iónov v roztoku. Do jednej skúmavky nalejte 1-2 ml roztoku síranu sodného, do druhej rovnaké množstvo síranu zinočnatého a do tretej nalejte zriedený roztok kyseliny sírovej. Do každej skúmavky vložte zinkový granulát a potom pridajte niekoľko kvapiek roztoku chloridu bárnatého alebo dusičnanu bárnatého.

Úlohy. 1. Ako rozoznáte kyselinu sírovú od jej solí? 2. Ako rozlíšiť sírany od iných solí? Zapíšte si rovnice reakcií, ktoré ste vykonali v molekulárnej, iónovej a skrátenej iónovej forme.

IV. Domáca úloha

Kyselina sírová

[upraviť]

Materiál z Wikipédie – voľnej encyklopédie

Kyselina sírová



Sú bežné
Systematický názov	kyselina sírová
Chemický vzorec	H2SO4
Rel. molekulárne hmotnosť	98,082 a. jesť.
Molárna hmota	98,082 g/mol
Fyzikálne vlastnosti
Stav (štandardný stav)	kvapalina
Hustota	1,8356 g/cm³
Tepelné vlastnosti
Teplota topenia	-10,38*С °C
Teplota varu	279,6 °C
Bod vzplanutia	nehorľavý °C
Špecifické teplo topenia	10,73 J/kg
Chemické vlastnosti
pK a	-3
Rozpustnosť vo vode	zmesi g/100 ml
Optické vlastnosti
Index lomu	1.397
Štruktúra
Dipólového momentu	2,72 D
Klasifikácia
Reg. CAS číslo	7664-93-9
Registračné číslo ES	231-639-5
RTECS	WS5600000
Toxikológia
LD 50	510 mg/kg
Toxicita	W

Kyselina sírová H 2 SO 4 je silná dvojsýtna kyselina zodpovedajúca najvyššiemu oxidačnému stavu síry (+6). Za normálnych podmienok je koncentrovaná kyselina sírová ťažká, olejovitá kvapalina, bez farby a zápachu. V technológii sa kyselina sírová nazýva jej zmes s vodou a anhydridom kyseliny sírovej SO 3. Ak je molárny pomer SO 3:H20< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1, - roztok SO 3 v kyseline sírovej (oleum).

Fyzikálne a fyzikálno-chemické vlastnosti

Veľmi silná kyselina, pri 18 °C pKa(1) = -2,8, pKa(2) = 1,92 (K2 1,2 10 2); dĺžky väzieb v molekule S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, uhol HOSOH 104°, OSO 119°; vrie, pričom vzniká azeotropická zmes (98,3 % H 2 SO 4 a 1,7 % H 2 O s teplotou varu 338,8 o C). Kyselina sírová zodpovedajúca 100 % obsahu H 2 SO 4 má zloženie (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 − - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 2 O 7, - 0,04, HS207- 0,05. Miešateľný s vodou a SO 3 vo všetkých pomeroch. Vo vodných roztokoch kyselina sírová takmer úplne disociuje na H +, HSO 4 - a SO 4 2 -. Vytvára hydráty H2SO4 n H20, kde n= 1, 2, 3, 4 a 6,5.

Oleum

Hlavný článok: Oleum

Roztoky anhydridu kyseliny sírovej SO 3 v kyseline sírovej sa nazývajú oleum tvoria dve zlúčeniny H 2 SO 4 ·SO 3 a H 2 SO 4 · 2SO 3.

Oleum obsahuje aj kyseliny pyrosírové, ktoré sa získavajú reakciami:

Teplota varu olea klesá so zvyšujúcim sa obsahom SO3. So zvyšujúcou sa koncentráciou vodných roztokov kyseliny sírovej klesá celkový tlak pár nad roztokmi a dosahuje minimum pri obsahu 98,3 % H 2 SO 4. Keď sa koncentrácia SO 3 v oleu zvyšuje, celkový tlak pár nad ňou sa zvyšuje. Tlak pár nad vodnými roztokmi kyseliny sírovej a olea možno vypočítať pomocou rovnice:

hodnoty koeficientov A a B závisia od koncentrácie kyseliny sírovej. Para nad vodnými roztokmi kyseliny sírovej pozostáva zo zmesi vodnej pary, H 2 SO 4 a SO 3 a zloženie pary sa líši od zloženia kvapaliny pri všetkých koncentráciách kyseliny sírovej, okrem zodpovedajúcej azeotropickej zmesi.

So zvyšujúcou sa teplotou sa disociácia zvyšuje:

Rovnováha pre teplotnú závislosť rovnovážnej konštanty:

Pri normálnom tlaku stupeň disociácie: 10⁻⁵ (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K).

Hustotu 100% kyseliny sírovej možno určiť podľa rovnice:

So zvyšujúcou sa koncentráciou roztokov kyseliny sírovej ich tepelná kapacita klesá a dosahuje minimum pre 100% kyselinu sírovú tepelná kapacita olea stúpa so zvyšujúcim sa obsahom SO³.

So zvyšujúcou sa koncentráciou a klesajúcou teplotou tepelná vodivosť λ klesá:

Kde S- koncentrácia kyseliny sírovej v %.

Oleum H2SO4·SO3 má maximálnu viskozitu so zvyšujúcou sa teplotou, η klesá. Elektrický odpor kyseliny sírovej je minimálny pri koncentrácii SO3 a 92 % H2SO4 a maximálny pri koncentrácii 84 a 99,8 % H2SO4 [ zdroj neuvedený 61 dní]. Pre oleum je minimum ρ pri koncentrácii 10 % SO3. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje ρ kyseliny sírovej. Dielektrická konštanta 100 % kyseliny sírovej 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kryoskopická konštanta 6,12, ebulioskopická konštanta 5,33; koeficient difúzie pár kyseliny sírovej vo vzduchu sa mení v závislosti od teploty; D= 1,67.10⁻⁵ T 3/2 cm²/s.

Chemické vlastnosti

Kyselina sírová je pomerne silné oxidačné činidlo, najmä pri zahrievaní a v koncentrovanej forme; oxiduje HI a čiastočne HBr na voľné halogény, uhlík na CO 2, S na SO 2, oxiduje mnohé kovy (Cu, Hg a pod.). V tomto prípade sa kyselina sírová redukuje na SO 2 a najsilnejšie redukčné činidlá sa redukujú na S a H 2 S. Koncentrovaná H 2 SO 4 je čiastočne redukovaná vodíkom, preto sa nedá použiť na jej sušenie. Zriedená H 2 SO 4 svojim uvoľňovaním interaguje so všetkými kovmi nachádzajúcimi sa v sérii elektrochemického napätia naľavo od vodíka. Oxidačné vlastnosti zriedenej H 2 SO 4 sú necharakteristické. Kyselina sírová tvorí dve série solí: stredné - sírany a kyslé - hydrosírany, ako aj estery. Peroxomonosírová (alebo karokyselina) H2S05 a peroxodisírová H2S208 kyseliny sú známe.

Aplikácia

Kyselina sírová sa používa:

pri výrobe minerálnych hnojív;
ako elektrolyt v olovených batériách;
na získanie rôznych minerálnych kyselín a solí;
pri výrobe chemických vlákien, farbív, dymotvorných látok a výbušnín;
v ropnom, kovospracujúcom, textilnom, kožiarskom a inom priemysle;
v potravinárstve - registrovaný ako prídavná látka v potravinách E513(emulgátor);
v priemyselnej organickej syntéze v reakciách:

dehydratácia (výroba dietyléteru, esterov);
hydratácia (etanol z etylénu);
sulfonácia (syntetické detergenty a medziprodukty pri výrobe farbív);
alkylácia (výroba izooktánu, polyetylénglykolu, kaprolaktámu) atď.
Na obnovu živíc vo filtroch pri výrobe destilovanej vody.

Svetová produkcia kyseliny sírovej je cca. 160 miliónov ton ročne. Najväčším spotrebiteľom kyseliny sírovej je výroba minerálnych hnojív. Na 1 tonu fosforečných hnojív P₂O5 sa spotrebuje 2,2 až 3,4 tony kyseliny sírovej a na 1 tonu (NH4)2SO4 - 0,75 tony kyseliny sírovej. Preto majú tendenciu stavať závody na výrobu kyseliny sírovej v spojení s továrňami na výrobu minerálnych hnojív.

Toxický účinok

Kyselina sírová a oleum sú veľmi žieravé látky. Postihujú kožu, sliznice a dýchacie cesty (spôsobujú poleptanie). Pri vdychovaní pár týchto látok spôsobujú sťažené dýchanie, kašeľ, často laryngitídu, tracheitídu, bronchitídu a pod. Maximálna prípustná koncentrácia aerosólu kyseliny sírovej vo vzduchu pracovného priestoru je 1,0 mg/m³, v atmosférickom vzduchu 0,3 mg/m³ (maximálne jednorazovo) a 0,1 mg/m³ (priemerne denne). Škodlivá koncentrácia pár kyseliny sírovej je 0,008 mg/l (expozícia 60 min), smrteľná 0,18 mg/l (60 min). Trieda nebezpečnosti II. Aerosól kyseliny sírovej sa môže tvoriť v atmosfére v dôsledku emisií z chemického a hutníckeho priemyslu s obsahom oxidov S a spadnúť vo forme kyslých dažďov.

Historické informácie

Daltonská molekula kyseliny sírovej

Kyselina sírová je známa už od staroveku. Možno prvá zmienka o kyslých plynoch produkovaných kalcináciou kamenca alebo síranu železnatého zo „zeleného kameňa“ sa nachádza v spisoch pripisovaných arabskému alchymistovi Jabir ibn Hayyanovi.

V 9. storočí perzský alchymista Ar-Razi kalcináciou zmesi síranu železa a medi (FeSO 4 7H 2 O a CuSO 4 5H 2 O) získal aj roztok kyseliny sírovej. Túto metódu zdokonalil európsky alchymista Albert Magnus, ktorý žil v 13. storočí.

V 15. storočí alchymisti zistili, že kyselinu sírovú možno získať spaľovaním zmesi síry a ledku, alebo z pyritu - sírového pyritu, lacnejšej a bohatšej suroviny ako síra. Kyselina sírová sa týmto spôsobom vyrába už 300 rokov v malých množstvách v sklenených retortách. A až v polovici 18. storočia, keď sa zistilo, že olovo sa v kyseline sírovej nerozpúšťa, prešli zo skleneného laboratórneho skla na veľké priemyselné olovené komory.

Má historický názov: vitriolový olej. Štúdium kyseliny začalo v staroveku grécky lekár Dioscorides, rímsky prírodovedec Plínius Starší, islamskí alchymisti Geber, Razi a Ibn Sina a ďalší ju opísali vo svojich dielach. V Sumeroch existoval zoznam vitriolov, ktoré boli klasifikované podľa farby látky. V súčasnosti slovo „vitriol“ spája kryštalické hydráty síranov dvojmocných kovov.

V 17. storočí pripravil nemecko-holandský chemik Johann Glauber kyselinu sírovú spaľovaním síry s (KNO3) v prítomnosti V roku 1736 použil túto metódu pri výrobe Joshua Ward (lekárnik z Londýna). Tento čas možno považovať za východiskový bod, kedy sa kyselina sírová začala vyrábať vo veľkom. Jeho vzorec (H2SO4), ako sa všeobecne verí, vytvoril švédsky chemik Berzelius (1779-1848) o niečo neskôr.

Berzelius pomocou abecedných symbolov (označujúcich chemické prvky) a nižších číslicových indexov (označujúcich počet atómov daného typu v molekule) zistil, že jedna molekula obsahuje 1 atóm síry (S), 2 atómy vodíka (H) a 4 kyslíka. atómov (O). Odvtedy sa stalo známe kvalitatívne a kvantitatívne zloženie molekuly, to znamená, že kyselina sírová bola opísaná v jazyku chémie.

Graficky zobrazuje relatívne usporiadanie atómov v molekule a chemické väzby medzi nimi (zvyčajne sú označené čiarami), informuje, že v strede molekuly je atóm síry, ktorý je spojený dvojitými väzbami s dvoma atómy kyslíka. S ďalšími dvoma atómami kyslíka, z ktorých každý má pripojený atóm vodíka, je ten istý atóm síry spojený jednoduchými väzbami.

Vlastnosti

Kyselina sírová je mierne žltkastá alebo bezfarebná, viskózna kvapalina, rozpustná vo vode v akejkoľvek koncentrácii. Je to silný minerál a je vysoko agresívny voči kovom (koncentrovaný bez zahrievania neinteraguje so železom, ale pasivuje ho), horninám, tkanivám zvierat alebo iným materiálom. Vyznačuje sa vysokou hygroskopicitou a výraznými vlastnosťami silného oxidačného činidla. Pri teplote 10,4 °C kyselina stuhne. Pri zahriatí na 300 °C takmer 99 % kyseliny stráca anhydrid kyseliny sírovej (SO3).

Jeho vlastnosti sa líšia v závislosti od koncentrácie jeho vodného roztoku. Existujú bežné názvy pre roztoky kyselín. Do 10% kyseliny sa považuje za zriedenú. Batéria - od 29 do 32%. Keď je koncentrácia nižšia ako 75% (ako je stanovené v GOST 2184), nazýva sa veža. Ak je koncentrácia 98%, potom to už bude koncentrovaná kyselina sírová. Vzorec (chemický alebo štruktúrny) zostáva vo všetkých prípadoch nezmenený.

Keď sa koncentrovaný anhydrid kyseliny sírovej rozpustí v kyseline sírovej, vytvorí sa oleum alebo dymivá kyselina sírová, ktorej vzorec možno zapísať takto: H2S2O7. Čistá kyselina (H2S2O7) je pevná látka s teplotou topenia 36 °C. Hydratačné reakcie kyseliny sírovej sú charakterizované uvoľňovaním tepla vo veľkých množstvách.

Zriedená kyselina reaguje s kovmi, pri reakcii s ktorými vykazuje vlastnosti silného oxidačného činidla. V tomto prípade je kyselina sírová redukovaná, vzorec vytvorených látok obsahujúcich redukovaný (na +4, 0 alebo -2) atóm síry môže byť: SO2, S alebo H2S.

Reaguje s nekovmi, ako je uhlík alebo síra:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reaguje s chloridom sodným:

H2SO4 + NaCl → NaHS04 + HCl

Je charakterizovaná reakciou elektrofilnej substitúcie atómu vodíka pripojeného k benzénovému kruhu aromatickej zlúčeniny skupinou -SO3H.

Potvrdenie

V roku 1831 bol patentovaný kontaktný spôsob výroby H2SO4, ktorý je v súčasnosti hlavný. Dnes sa väčšina kyseliny sírovej vyrába touto metódou. Použitá surovina je sulfidová ruda (zvyčajne pyrit FeS2), ktorá sa vypaľuje v špeciálnych peciach, pričom vzniká pražiaci plyn. Keďže teplota plynu je 900 °C, chladí sa kyselinou sírovou s koncentráciou 70 %. Potom sa plyn čistí od prachu v cyklóne a elektrostatickom odlučovači, v premývacích vežiach kyselinou s koncentráciou 40 a 10 % katalytických jedov (As2O5 a fluór) a vo vlhkých elektrostatických odlučovačoch od kyslého aerosólu. Ďalej sa pražiaci plyn obsahujúci 9 % oxidu siričitého (SO2) vysuší a privedie do kontaktného zariadenia. Po prechode cez 3 vrstvy vanádiového katalyzátora sa SO2 oxiduje na SO3. Na rozpustenie výsledného anhydridu kyseliny sírovej sa používa koncentrovaná kyselina sírová. Vzorec pre roztok anhydridu kyseliny sírovej (SO3) v bezvodej kyseline sírovej je H2S2O7. V tejto forme sa oleum prepravuje v oceľových nádržiach k spotrebiteľovi, kde sa zriedi na požadovanú koncentráciu.

Aplikácia

Vďaka svojim odlišným chemickým vlastnostiam má H2SO4 široké uplatnenie. Pri výrobe samotnej kyseliny, ako elektrolytu v olovených batériách, na výrobu rôznych čistiacich prostriedkov, je tiež dôležitým činidlom v chemickom priemysle. Ďalej sa používa pri výrobe: alkoholov, plastov, farbív, gumy, éteru, lepidiel, mydiel a čistiacich prostriedkov, farmaceutických výrobkov, celulózy a papiera, ropných produktov.