Strukturna formula

Istina, empirijska ili gruba formula: H2SO4

Hemijski sastav sumporne kiseline

Molekulska težina: 98.076

Sumporna kiselina H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina, koja odgovara najvišem stepenu oksidacije sumpora (+6). U normalnim uslovima, koncentrovana sumporna kiselina je teška uljasta tečnost, bez boje i mirisa, kiselog "bakarnog" ukusa. U tehnologiji se sumporna kiselina naziva mješavina s vodom i sumpornim anhidridom SO 3. Ako je molarni odnos SO 3: H 2 O manji od 1, onda je ovo vodeni rastvor sumporne kiseline, ako je veći od 1 - rastvor SO 3 u sumpornoj kiselini (oleum).

Ime

U XVIII-XIX vijeku sumpor za barut se proizvodio od sumpornih pirita (pirita) u pogonima vitriola. Sumporna kiselina se u to vrijeme zvala "vitriol ulje" (u pravilu je to bio kristalni hidrat, po konzistenciji nalik na ulje), porijeklo njenih soli (tačnije, kristalnih hidrata) - vitriol, očito je odavde.

Dobivanje sumporne kiseline

Industrijska (kontaktna) metoda

U industriji, sumporna kiselina se proizvodi oksidacijom sumpor-dioksida (sumpornog gasa koji nastaje tokom sagorevanja sumpora ili sumpornog pirita) u trioksid (sumporni anhidrid), nakon čega sledi interakcija SO 3 sa vodom. Sumporna kiselina dobijena ovom metodom naziva se i kontaktna (koncentracija 92-94%).

Nitrous (toranjska) metoda

Ranije se sumporna kiselina dobijala isključivo azotnom metodom u posebnim kulama, a kiselina se zvala toranjska kiselina (koncentracija 75%). Suština ove metode je oksidacija sumpor-dioksida azot-dioksidom u prisustvu vode.

Drugi način

U onim rijetkim slučajevima kada sumporovodik (H 2 S) istiskuje sulfat (SO 4 -) iz soli (sa metalima Cu, Ag, Pb, Hg), sumporna kiselina je nusproizvod. Sulfidi ovih metala imaju najveću čvrstoću, kao i prepoznatljivu crnu boju.

Fizički i fizički Hemijska svojstva

Vrlo jaka kiselina, na 18 o C pK a (1) = -2,8, pK a (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); dužine veze u molekulu S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, ugao HOSOH 104°, OSO 119°; ključa, formirajući azeotropnu smešu (98,3% H 2 SO 4 i 1,7% H 2 O sa tačkom ključanja od 338,8 ° C). Sumporna kiselina, koja odgovara 100% sadržaja H 2 SO 4, ima sastav (%): 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, HS 2 O 7 - - 0,05. Može se mešati sa vodom i SO 3 u svim razmerama. U vodenim rastvorima, sumporna kiselina skoro potpuno disocira na H 3 O + , HSO 3 + i 2HSO 4 - . Formira hidrate H 2 SO 4 nH 2 O, gdje je n = 1, 2, 3, 4 i 6,5.

Oleum

Rastvori sumpornog anhidrida SO 3 u sumpornoj kiselini nazivaju se oleum, formiraju dva jedinjenja H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3. Oleum također sadrži pirosumpornu kiselinu. Tačka ključanja vodenih rastvora sumporne kiseline raste sa povećanjem njene koncentracije i dostiže maksimum pri sadržaju od 98,3% H 2 SO 4 . Tačka ključanja oleuma opada sa povećanjem sadržaja SO 3 . Sa povećanjem koncentracije vodenih rastvora sumporne kiseline, ukupni pritisak pare nad rastvorima opada i pri sadržaju od 98,3% H 2 SO 4 dostiže minimum. Sa povećanjem koncentracije SO 3 u oleumu, ukupni pritisak pare iznad njega raste. Pritisak pare nad vodenim rastvorima sumporne kiseline i oleuma može se izračunati jednadžbom:

log p=A-B/T+2,126

vrijednosti koeficijenata A i B ovise o koncentraciji sumporne kiseline. Para nad vodenim rastvorima sumporne kiseline sastoji se od mešavine vodene pare, H 2 SO 4 i SO 3, dok se sastav pare razlikuje od sastava tečnosti kod svih koncentracija sumporne kiseline, osim za odgovarajuću azeotropnu smešu. Kako temperatura raste, disocijacija se povećava. Oleum H 2 SO 4 ·SO 3 ima maksimalan viskozitet, s povećanjem temperature η opada. Električni otpor sumporna kiselina je minimalna pri koncentraciji SO 3 i 92 % H 2 SO 4 a maksimalna pri koncentraciji 84 i 99,8 % H 2 SO 4. Za oleum, minimalni ρ je pri koncentraciji od 10% SO 3 . Kako temperatura raste, ρ sumporne kiseline raste. Dielektrična konstanta 100% sumporna kiselina 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioskopska konstanta 6,12, ebulioskopska konstanta 5,33; koeficijent difuzije para sumporne kiseline u vazduhu varira sa temperaturom; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Hemijska svojstva

Sumporna kiselina u koncentriranom obliku kada se zagrije prilično je jako oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI i djelimično HBr u slobodne halogene. Oksidira mnoge metale (izuzeci: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). U tom slučaju, koncentrirana sumporna kiselina se reducira u SO 2 . Na hladnom u koncentrovanoj sumpornoj kiselini, Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba pasiviziraju se i reakcije se ne odvijaju. Sa najjačim redukcionim agensima, koncentrirana sumporna kiselina se redukuje na S i H 2 S. Koncentrovana sumporna kiselina apsorbuje vodenu paru, pa se koristi za sušenje gasova, tečnosti i čvrste materije, na primjer, u eksikatorima. Međutim, koncentrirani H 2 SO 4 djelimično se reducira vodonikom, zbog čega se ne može koristiti za njegovo sušenje. Odvajajući vodu od organskih spojeva i istovremeno ostavljajući crni ugljik (ugalj), koncentrirana sumporna kiselina dovodi do karbonizacije drveta, šećera i drugih tvari. Razrijeđeni H 2 SO 4 svojim oslobađanjem stupa u interakciju sa svim metalima koji se nalaze u elektrohemijskom nizu napona lijevo od vodonika. Oksidirajuća svojstva za razrijeđeni H 2 SO 4 su nekarakteristična. Sumporna kiselina formira dvije serije soli: srednje - sulfate i kisele - hidrosulfate, kao i estre. Poznate su peroksomonosumporna (ili Caroova kiselina) H 2 SO 5 i peroksodisulfurna H 2 S 2 O 8 kiseline. Sumporna kiselina također reaguje sa bazičnim oksidima i formira sulfat i vodu. U postrojenjima za obradu metala otopina sumporne kiseline koristi se za uklanjanje sloja metalnog oksida s površine metalnih proizvoda koji su podvrgnuti jakom zagrijavanju tokom procesa proizvodnje. Dakle, oksid željeza se uklanja s površine željeznog lima djelovanjem zagrijane otopine sumporne kiseline. Kvalitativna reakcija na sumpornu kiselinu i njene rastvorljive soli je njihova interakcija sa rastvorljivim solima barija, koja formira beli talog barijum sulfata, nerastvorljiv u vodi i kiselinama, na primer.

Aplikacija

Sumporna kiselina se koristi:

• u preradi ruda, posebno u vađenju retkih elemenata, uključujući uranijum, iridijum, cirkonijum, osmijum, itd.;
• u proizvodnji mineralnih đubriva;
• kao elektrolit u olovnim baterijama;
• za dobijanje raznih mineralnih kiselina i soli;
• u proizvodnji hemijskih vlakana, boja, dima i eksplozivnih materija;
• u naftnoj, metaloprerađivačkoj, tekstilnoj, kožnoj i drugim industrijama;
• u prehrambenoj industriji - registrovan kao aditiv za hranu E513 (emulgator);
• u industrijskoj organskoj sintezi u reakcijama:
• dehidracija (dobivanje dietil etera, estera);
• hidratacija (etanol iz etilena);
• sulfoniranje (sintetski deterdženti i međuproizvodi u proizvodnji boja);
• alkilacija (dobivanje izooktana, polietilen glikola, kaprolaktama) itd.
• Za obnavljanje smola u filterima u proizvodnji destilovane vode.

Svjetska proizvodnja sumporne kiseline cca. 160 miliona tona godišnje. Najveći potrošač sumporne kiseline je proizvodnja mineralnih đubriva. Za P 2 O 5 fosfatna đubriva troši se 2,2-3,4 puta više sumporne kiseline po masi, a za (NH 4) 2 SO 4 sumpornu kiselinu 75% mase utrošene (NH 4) 2 SO 4. Zbog toga se fabrike sumporne kiseline grade zajedno sa postrojenjima za proizvodnju mineralnih đubriva.

Istorijski podaci

Sumporna kiselina je poznata još od antike, javlja se u prirodi u slobodnom obliku, na primjer, u obliku jezera u blizini vulkana. Možda se prvi spomen kiselih plinova dobivenih kalcinacijom stipse ili željeznog sulfata "zelenog kamena" nalazi u spisima koji se pripisuju arapskom alhemičaru Jabiru ibn Hayyanu. U 9. veku, perzijski alhemičar Ar-Razi, kalcinišući mešavinu gvožđa i bakar sulfata (FeSO 4 7H 2 O i CuSO 4 5H 2 O), takođe je dobio rastvor sumporne kiseline. Ovu metodu je usavršio evropski alhemičar Albert Magnus, koji je živeo u 13. veku. Šema za proizvodnju sumporne kiseline iz željeznog sulfata - termička razgradnja željeznog (II) sulfata, nakon čega slijedi hlađenje smjese. Radovi alhemičara Valentina (XIII vek) opisuju metodu za proizvodnju sumporne kiseline apsorbovanjem gasa (sumpornog anhidrida) koji se oslobađa spaljivanjem mešavine praha sumpora i salitre sa vodom. Nakon toga, ova metoda je formirala osnovu tzv. "komorna" metoda, koja se izvodi u malim komorama obloženim olovom, koje se ne otapa u sumpornoj kiselini. U SSSR-u je takav metod postojao do 1955. Alhemičari 15. vijeka poznavali su i metodu dobijanja sumporne kiseline iz pirita - sumpornog pirita, jeftinije i uobičajenije sirovine od sumpora. Sumporna kiselina se na ovaj način proizvodila 300 godina, u malim količinama u staklenim retortama. Nakon toga, zbog razvoja katalize, ova metoda je zamijenila komornu metodu za sintezu sumporne kiseline. Trenutno se sumporna kiselina proizvodi katalitičkom oksidacijom (na V 2 O 5) sumpor-oksida (IV) u sumporov oksid (VI), a zatim otapanjem sumpor-oksida (VI) u 70% sumporne kiseline da bi se formirao oleum. U Rusiji je proizvodnja sumporne kiseline prvi put organizovana 1805. godine u blizini Moskve u okrugu Zvenigorod. Godine 1913. Rusija je bila na 13. mjestu u svijetu po proizvodnji sumporne kiseline.

Dodatne informacije

Najmanje kapljice sumporne kiseline mogu se formirati u srednjoj i gornjoj atmosferi kao rezultat reakcije vodene pare i vulkanskog pepela koji sadrži velike količine sumpora. Nastala suspenzija, zbog visokog albeda oblaka sumporne kiseline, otežava sunčevoj svjetlosti da dopre do površine planete. Stoga (a i kao rezultat velikog broja sićušnih čestica vulkanskog pepela u gornjim slojevima atmosfere, koje također otežavaju dolazak sunčeve svjetlosti do planete), mogu doći do značajnih klimatskih promjena nakon posebno jakih vulkanskih erupcija. Na primjer, kao rezultat erupcije vulkana Ksudach (poluotok Kamčatka, 1907.), povećana koncentracija prašine u atmosferi zadržala se oko 2 godine, a karakteristični srebrnasti oblaci sumporne kiseline uočeni su čak i u Parizu. Eksplozija vulkana Pinatubo 1991. godine, koja je poslala 3 10 7 tona sumpora u atmosferu, dovela je do toga da su 1992. i 1993. godine bile mnogo hladnije od 1991. i 1994. godine.

Standardi

• Sumporna kiselina tehnička GOST 2184-77
• Sumporno kiselinski akumulator. Specifikacije GOST 667-73
• Sumporna kiselina posebne čistoće. Specifikacije GOST 1422-78
• Reagensi. Sumporna kiselina. Specifikacije GOST 4204-77

Physical Properties sumporna kiselina:
Teška uljasta tečnost ("vitriol");
gustina 1,84 g/cm3; nehlapljiv, vrlo topljiv u vodi - uz jako zagrijavanje; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, vrlo higroskopan, ima svojstva uklanjanja vode (ugljenje papira, drveta, šećera).

Toplota hidratacije je tolika da smjesa može proključati, prskati i uzrokovati opekotine. Stoga je potrebno dodati kiselinu u vodu, a ne obrnuto, jer kada se voda doda kiselini, lakša voda će biti na površini kiseline, gdje će se koncentrirati sva oslobođena toplina.

Industrijska proizvodnja sumporne kiseline (kontaktna metoda):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleum)

Zdrobljeni pročišćeni vlažni pirit (sumporni pirit) se sipa odozgo u peć za pečenje u " fluidizovani sloj". Odozdo (princip protivtoka) prolazi vazduh obogaćen kiseonikom.
Iz peći izlazi plin iz peći, čiji je sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar) i najsitnije čestice pepela (gvozdeni oksid). Gas se prečišćava od nečistoća čvrstih čestica (u ciklonu i elektrofilteru) i vodene pare (u tornju za sušenje).
U kontaktnom aparatu, sumpor dioksid se oksidira pomoću V 2 O 5 katalizatora (vanadijev pentoksid) kako bi se povećala brzina reakcije. Proces oksidacije jednog oksida u drugi je reverzibilan. Zbog toga se biraju optimalni uslovi za tok direktne reakcije - povišen pritisak (jer direktna reakcija teče smanjenjem ukupnog volumena) i temperatura ne viša od 500 C (jer je reakcija egzotermna).

U apsorpcionom tornju, sumpor oksid (VI) se apsorbuje koncentrovanom sumpornom kiselinom.
Apsorpcija vode se ne koristi, jer se sumporov oksid otapa u vodi uz oslobađanje velike količine toplote, pa nastala sumporna kiselina ključa i pretvara se u paru. Kako biste izbjegli stvaranje magle sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Sumporov oksid se vrlo dobro rastvara u takvoj kiselini, formirajući oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Hemijska svojstva sumporne kiseline:

H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina, jedna od najjačih mineralnih kiselina, zbog visokog polariteta, H - O veza se lako prekida.

1) Sumporna kiselina disocira u vodenom rastvoru , formirajući ion vodonika i kiselinski ostatak:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Rezime jednadžbe:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Interakcija sumporne kiseline sa metalima:
Razrijeđena sumporna kiselina otapa samo metale u nizu napona lijevo od vodonika:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Interakcija sumporne kiselinesa osnovnim oksidima:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Interakcija sumporne kiseline sahidroksidi:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Reakcije razmjene sa solima:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Formiranje bijelog taloga BaSO 4 (nerastvorljivog u kiselinama) koristi se za detekciju sumporne kiseline i rastvorljivih sulfata ( kvalitativna reakcija na sulfatni jon).

Posebna svojstva koncentrovanog H 2 SO 4:

1) koncentrirano sumporna kiselina je jak oksidant ; pri interakciji sa metalima (osim Au, Pt) oporavljaju se na S +4 O 2 , S 0 ili H 2 S -2 u zavisnosti od aktivnosti metala. Bez zagrevanja ne reaguje sa Fe, Al, Cr - pasivacijom. U interakciji s metalima promjenjive valencije, potonji se oksidiraju do viših oksidacionih stanja nego u slučaju razrijeđene otopine kiseline: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktivni metal

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– restauracija

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Metal srednje aktivnosti

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 - restauracija

Metal neaktivan

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - oporavak

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Koncentrirana sumporna kiselina oksidira neke nemetale, po pravilu, do maksimalnog oksidacijskog stanja, sama se reducira naS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konc) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (konc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Oksidacija složenih supstanci:
Sumporna kiselina oksidira HI i HBr u slobodne halogene:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Koncentrirana sumporna kiselina ne može oksidirati kloridne ione u slobodni klor, što omogućava dobivanje HCl reakcijom izmjene:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + Hcl

Sumporna kiselina uklanja hemijski vezanu vodu iz organskih jedinjenja koja sadrže hidroksilne grupe. Dehidracija etil alkohola u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa sumpornom kiselinom objašnjava se i njihovom dehidracijom:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Svaka kiselina je složena tvar, čija molekula sadrži jedan ili više atoma vodika i kiselinski ostatak.

Formula sumporne kiseline je H2SO4. Dakle, sastav molekula sumporne kiseline uključuje dva atoma vodika i kiselinski ostatak SO4.

Sumporna kiselina nastaje kada sumporov oksid reagira s vodom

SO3+H2O -> H2SO4

Čista 100% sumporna kiselina (monohidrat) je teška tečnost, viskozna poput ulja, bez boje i mirisa, kiselog "bakarnog" ukusa. Već na temperaturi od +10 ° C stvrdnjava se i pretvara u kristalnu masu.

Koncentrirana sumporna kiselina sadrži približno 95% H2SO4. I smrzava se na temperaturama ispod -20°C.

Interakcija sa vodom

Sumporna kiselina je vrlo topiva u vodi, miješajući se s njom u bilo kojem omjeru. Time se oslobađa velika količina topline.

Sumporna kiselina može apsorbirati vodenu paru iz zraka. Ovo svojstvo se koristi u industriji za sušenje gasova. Plinovi se suše propuštanjem kroz posebne posude sa sumpornom kiselinom. Naravno, ova metoda se može koristiti samo za one plinove koji s njom ne reagiraju.

Poznato je da kada sumporna kiselina dođe u kontakt sa mnogim organskim materijama, posebno ugljikohidratima, te tvari se ugljenišu. Činjenica je da ugljikohidrati, poput vode, sadrže i vodonik i kisik. Sumporna kiselina im oduzima ove elemente. Ono što ostaje je ugalj.

U vodenom rastvoru H2SO4 indikatori lakmus i metilnarandža postaju crveni, što ukazuje da je ovaj rastvor kiselkastog ukusa.

Interakcija sa metalima

Kao i svaka druga kiselina, sumporna kiselina je sposobna zamijeniti atome vodika atomima metala u svojoj molekuli. U interakciji je sa gotovo svim metalima.

razrijeđena sumporna kiselina reaguje sa metalima kao normalna kiselina. Kao rezultat reakcije nastaje sol s kiselim ostatkom SO4 i vodikom.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

ALI koncentrovane sumporne kiseline je veoma jak oksidant. On oksidira sve metale, bez obzira na njihov položaj u naponskom nizu. A kada reagira s metalima, sam se reducira u SO2. Vodik se ne oslobađa.

Su + 2 H2SO4 (konc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2 H2SO4 (konc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Ali zlato, željezo, aluminij, metali platinske grupe ne oksidiraju u sumpornoj kiselini. Zbog toga se sumporna kiselina transportuje u čeličnim rezervoarima.

Soli sumporne kiseline, koje se dobijaju kao rezultat takvih reakcija, nazivaju se sulfati. Bezbojni su i lako kristaliziraju. Neki od njih su vrlo topljivi u vodi. Samo CaSO4 i PbSO4 su slabo rastvorljivi. BaSO4 je skoro nerastvorljiv u vodi.

Interakcija sa bazama

Reakcija kiseline sa bazom naziva se reakcija neutralizacije. Kao rezultat reakcije neutralizacije sumporne kiseline nastaje sol koja sadrži kiseli ostatak SO4 i vodu H2O.

Primjeri reakcija neutralizacije sumporne kiseline:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Sumporna kiselina ulazi u reakciju neutralizacije sa rastvorljivim i nerastvorljivim bazama.

Budući da se u molekuli sumporne kiseline nalaze dva atoma vodika, a za neutralizaciju su potrebne dvije baze, ona spada u dvobazne kiseline.

Interakcija sa bazičnim oksidima

Od školski kurs hemije, znamo da se oksidi zovu složene supstance, koji uključuje dva hemijski element, od kojih je jedan kiseonik u -2 oksidacionom stanju. Osnovni oksidi se nazivaju oksidi 1, 2 i nekih 3 valentnih metala. Primjeri osnovnih oksida: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

S bazičnim oksidima sumporna kiselina ulazi u reakciju neutralizacije. Kao rezultat takve reakcije, kao u reakciji s bazama, nastaju sol i voda. Sol sadrži kiselinski ostatak SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Interakcija soli

Sumporna kiselina reagira sa solima slabijih ili hlapljivih kiselina, istiskujući te kiseline iz njih. Kao rezultat ove reakcije nastaje sol s kiselim ostatkom SO4 i kiselina

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Upotreba sumporne kiseline i njenih spojeva

Barijumska kaša BaSO4 je u stanju da zadrži X-zrake. Ispunjavajući ga šupljim organima ljudskog tijela, radiolozi ih pregledavaju.

U medicini i građevinarstvu se široko koristi prirodni gips CaSO4 * 2H2O, kalcijum sulfat hidrat. Glauberova so Na2SO4*10H2O koristi se u medicini i veterini, u hemijskoj industriji - za proizvodnju sode i stakla. Bakar sulfat CuSO4*5H2O poznat je vrtlarima i agronomima koji ga koriste za suzbijanje štetočina i biljnih bolesti.

Sumporna kiselina ima široku primenu u raznim industrijama: hemijskoj, metaloprerađivačkoj, naftnoj, tekstilnoj, kožnoj i dr.

Kiseline su hemijska jedinjenja, koji se sastoji od atoma vodika i kiselih ostataka, na primjer, SO4, SO3, PO4, itd. Oni su neorganski i organski. Prvi uključuju hlorovodoničnu, fosfornu, sulfidnu, azotnu, sumpornu kiselinu. Do drugog - sirćetna, palmitinska, mravlja, stearinska itd.

Šta je sumporna kiselina

Ova kiselina se sastoji od dva atoma vodika i kiselinskog ostatka SO4. Ima formulu H2SO4.

Sumporna kiselina ili, kako se još naziva, sulfat, odnosi se na anorganske dvobazne kiseline koje sadrže kisik. Ova tvar se smatra jednom od najagresivnijih i kemijski aktivnih. U većini kemijskih reakcija djeluje kao oksidant. Ova kiselina se može koristiti u koncentrovanom ili razblaženom obliku, u ova dva slučaja ima malo drugačija hemijska svojstva.

Physical Properties

Sumporna kiselina u normalnim uslovima ima tečno stanje, njegova tačka ključanja je otprilike 279,6 stepeni Celzijusa, tačka smrzavanja, kada se pretvori u čvrste kristale, je oko -10 stepeni za sto posto i oko -20 za 95 posto.

Čista 100% sulfatna kiselina je uljasta tečna supstanca bez mirisa i boje, koji ima skoro duplo veću gustinu od vode - 1840 kg / m3.

Hemijska svojstva sulfatne kiseline

Sumporna kiselina reagira s metalima, njihovim oksidima, hidroksidima i solima. Razrijeđen vodom u različitim omjerima, može se ponašati različito, pa pogledajmo pobliže svojstva koncentrirane i slabe otopine sumporne kiseline zasebno.

koncentrovanog rastvora sumporne kiseline

Koncentrovanom otopinom smatra se otopina koja sadrži od 90 posto sulfatne kiseline. Takva otopina sumporne kiseline može reagirati čak i s neaktivnim metalima, kao i s nemetalima, hidroksidima, oksidima, solima. Svojstva takvog rastvora sulfatne kiseline su slična onima koncentrovane nitratne kiseline.

Interakcija sa metalima

Tokom hemijske reakcije koncentrovanog rastvora sulfatne kiseline sa metalima koji se nalaze desno od vodonika u elektrohemijskom nizu napona metala (tj. sa ne najaktivnijim), nastaju sledeće supstance: sulfat metala sa kojim se dolazi do interakcije vode i sumpor-dioksida. Među metale, kao rezultat interakcije sa kojima nastaju navedene supstance, spadaju bakar (kuprum), živa, bizmut, srebro (argentum), platina i zlato (aurum).

Interakcija sa neaktivnim metalima

S metalima koji su lijevo od vodonika u nizu napona, koncentrirana sumporna kiselina se ponaša malo drugačije. Kao rezultat takve kemijske reakcije nastaju sljedeće tvari: sulfat određenog metala, sumporovodik ili čisti sumpor i voda. Metali sa kojima se ovakva reakcija odvija su i gvožđe (ferum), magnezijum, mangan, berilijum, litijum, barijum, kalcijum i svi ostali koji su u nizu napona levo od vodonika, osim aluminijuma, hroma, nikl i titan - s njima koncentrirana sulfatna kiselina ne reagira.

Interakcija sa nemetalima

Ova tvar je jako oksidacijsko sredstvo, stoga je u stanju sudjelovati u redoks kemijskim reakcijama s nemetalima, kao što su, na primjer, ugljik (ugljik) i sumpor. Kao rezultat takvih reakcija, voda se nužno oslobađa. Kada se ova tvar doda ugljiku, također se oslobađaju ugljični dioksid i sumpor dioksid. A ako dodate kiselinu u sumpor, dobijate samo sumpor dioksid i vodu. U takvoj hemijskoj reakciji, sulfatna kiselina igra ulogu oksidacionog sredstva.

Interakcija sa organskim supstancama

Karbonizacija se može razlikovati među reakcijama sumporne kiseline s organskim tvarima. Takav proces nastaje kada se određena supstanca sudari sa papirom, šećerom, vlaknima, drvetom itd. U tom slučaju se u svakom slučaju oslobađa ugljik. Ugljik koji nastaje tokom reakcije može djelomično stupiti u interakciju sa sumpornom kiselinom u višku. Fotografija prikazuje reakciju šećera s otopinom sulfatne kiseline srednje koncentracije.

Reakcije sa solima

Takođe, koncentrovani rastvor H2SO4 reaguje sa suvim solima. U tom slučaju dolazi do standardne reakcije izmjene u kojoj nastaje metalni sulfat koji je bio prisutan u strukturi soli i kiselina sa ostatkom koji je bio u sastavu soli. Međutim, koncentrirana sumporna kiselina ne reagira s otopinama soli.

Interakcija sa drugim supstancama

Također, ova tvar može reagirati s oksidima metala i njihovim hidroksidima, u tim slučajevima dolazi do reakcija izmjene, u prvom se oslobađa metalni sulfat i voda, u drugom - isto.

Hemijska svojstva slabe otopine sulfatne kiseline

Razrijeđena sumporna kiselina reagira s mnogim tvarima i ima ista svojstva kao i sve kiseline. On, za razliku od koncentriranog, stupa u interakciju samo s aktivnim metalima, odnosno onima koji se nalaze lijevo od vodika u nizu napona. U ovom slučaju dolazi do iste reakcije supstitucije, kao iu slučaju bilo koje kiseline. Ovo oslobađa vodonik. Također, takva otopina kiseline stupa u interakciju s otopinama soli, zbog čega dolazi do reakcije izmjene, o kojoj je već bilo riječi, s oksidima - baš kao koncentrirani, s hidroksidima - također istim. Osim običnih sulfata, postoje i hidrosulfati, koji su produkt interakcije hidroksida i sumporne kiseline.

Kako znati da li otopina sadrži sumpornu kiselinu ili sulfate

Da bi se utvrdilo jesu li ove tvari prisutne u otopini, koristi se posebna kvalitativna reakcija za sulfatne ione, koja vam omogućava da saznate. Sastoji se od dodavanja barija ili njegovih spojeva u otopinu. Kao rezultat, može se formirati talog bijele boje(barijum sulfat), što ukazuje na prisustvo sulfata ili sumporne kiseline.

Kako se proizvodi sumporna kiselina?

Najčešći način industrijske proizvodnje ove supstance je ekstrakcija iz željeznog pirita. Ovaj proces se odvija u tri faze, od kojih je svaka određena hemijska reakcija. Hajde da ih razmotrimo. Najprije se piritu dodaje kisik, što rezultira stvaranjem ferum-oksida i sumpor-dioksida, koji se koristi za dalje reakcije. Ova interakcija se dešava kada visoke temperature. Nakon toga slijedi korak u kojem se dodavanjem kisika u prisustvu katalizatora, a to je vanadijev oksid, dobiva sumpor trioksid. Sada, u posljednjoj fazi, u nastalu tvar se dodaje voda i dobije se sulfatna kiselina. Ovo je najčešći postupak za industrijsku ekstrakciju sulfatne kiseline, najčešće se koristi jer je pirit najpristupačnija sirovina pogodna za sintezu tvari opisane u ovom članku. Sumporna kiselina dobivena takvim postupkom koristi se u raznim industrijama - kako u kemijskoj industriji tako i u mnogim drugim, na primjer, u preradi nafte, preradi rude itd. Često se koristi i u tehnologiji proizvodnje mnogih sintetičkih vlakana.