Kwas siarkowy (H2SO4) jest jednym z najbardziej żrących i niebezpiecznych związków chemicznych znanych człowiekowi, zwłaszcza w postaci skoncentrowanej. Chemicznie czysty kwas siarkowy jest ciężko toksyczną cieczą o oleistej konsystencji, bezwonnej i bezbarwnej. Otrzymuje się go poprzez utlenianie dwutlenku siarki (SO2) metodą kontaktową.

W temperaturze +10,5°C kwas siarkowy zamienia się w zamrożoną szklistą krystaliczną masę, łapczywie niczym gąbka chłonącą wilgoć z otoczenia. W przemyśle i chemii kwas siarkowy jest jednym z głównych związków chemicznych i zajmuje wiodącą pozycję pod względem produkcji w tonach. Dlatego kwas siarkowy nazywany jest „krew chemii”. Za pomocą kwasu siarkowego uzyskuje się nawozy, leki, inne kwasy, duże nawozy i wiele innych.

Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne kwasu siarkowego

1. Kwas siarkowy w czystej postaci (wzór H2SO4), w stężeniu 100%, jest bezbarwną gęstą cieczą. Najważniejszą właściwością H2SO4 jest jego wysoka higroskopijność - zdolność do usuwania wody z powietrza. Procesowi temu towarzyszy masowe wydzielanie ciepła.
2. H2SO4 jest mocnym kwasem.
3. Kwas siarkowy nazywany jest monohydratem – zawiera 1 mol H2O (wody) na 1 mol SO3. Ze względu na imponujące właściwości higroskopijne służy do usuwania wilgoci z gazów.
4. Temperatura wrzenia - 330°C. W tym przypadku kwas rozkłada się na SO3 i wodę. Gęstość - 1,84. Temperatura topnienia - 10,3°C/.
5. Stężony kwas siarkowy jest silnym utleniaczem. Aby rozpocząć reakcję redoks, kwas musi zostać podgrzany. Wynikiem reakcji jest SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. W zależności od stężenia kwas siarkowy różnie reaguje z metalami. W stanie rozcieńczonym kwas siarkowy jest w stanie utlenić wszystkie metale znajdujące się w szeregu napięć do wodoru. Wyjątek stanowi najbardziej odporny na utlenianie. Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z solami, zasadami, tlenkami amfoterycznymi i zasadowymi. Stężony kwas siarkowy jest w stanie utlenić wszystkie metale w szeregu napięć, a także srebro.
7. Kwas siarkowy tworzy dwa rodzaje soli: kwaśne (wodorosiarczany) i średnie (siarczany)
8. H2SO4 wchodzi w aktywną reakcję z substancjami organicznymi i niemetalami, a niektóre z nich może zamienić w węgiel.
9. Anhydryt siarkowy doskonale rozpuszcza się w H2SO4 iw tym przypadku powstaje oleum - roztwór SO3 w kwasie siarkowym. Na zewnątrz wygląda to tak: dymiący kwas siarkowy, uwalniający anhydryt siarkowy.
10. Kwas siarkowy w roztworach wodnych jest silnym kwasem dwuzasadowym, a po dodaniu do wody wydziela się ogromna ilość ciepła. Przygotowując rozcieńczone roztwory H2SO4 ze stężonych, do wody należy dodawać cięższy kwas małym strumieniem, a nie odwrotnie. Ma to na celu uniknięcie wrzenia wody i rozpryskiwania kwasu.

Stężone i rozcieńczone kwasy siarkowe

Stężone roztwory kwasu siarkowego obejmują roztwory od 40%, zdolne do rozpuszczania srebra lub palladu.

Rozcieńczony kwas siarkowy obejmuje roztwory, których stężenie jest mniejsze niż 40%. To nie są takie aktywne roztwory, ale są w stanie reagować z mosiądzem i miedzią.

Otrzymywanie kwasu siarkowego

Produkcję kwasu siarkowego na skalę przemysłową rozpoczęto w XV wieku, ale wówczas nazywano go „witriolem”. Jeśli wcześniej ludzkość zużywała tylko kilkadziesiąt litrów kwasu siarkowego, to we współczesnym świecie obliczenia sięgają milionów ton rocznie.

Produkcja kwasu siarkowego odbywa się przemysłowo, a są trzy z nich:

1. metoda kontaktu.
2. metoda azotowa
3. Inne metody

Porozmawiajmy szczegółowo o każdym z nich.

skontaktuj się z metodą produkcji

Kontaktowa metoda produkcji jest najczęstsza i wykonuje następujące zadania:

• Okazuje się, że produkt zaspokaja potrzeby maksymalnej liczby konsumentów.
• Podczas produkcji zmniejsza się szkodliwość dla środowiska.

W metodzie kontaktowej jako surowce stosuje się następujące substancje:

• piryt (piryt siarkowy);
• siarka;
• tlenek wanadu (substancja ta pełni rolę katalizatora);
• siarkowodór;
• siarczki różnych metali.

Przed rozpoczęciem procesu produkcji surowce są wstępnie przygotowywane. Na początek w specjalnych kruszarniach piryt poddawany jest mieleniu, co pozwala, dzięki zwiększeniu powierzchni kontaktu substancji czynnych, przyspieszyć reakcję. Piryt poddawany jest oczyszczaniu: jest spuszczany do dużych zbiorników z wodą, podczas której skała płonna i wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia wypływają na powierzchnię. Są one usuwane na końcu procesu.

Część produkcyjna podzielona jest na kilka etapów:

1. Po rozdrobnieniu piryt jest oczyszczany i kierowany do pieca – gdzie jest wypalany w temperaturze do 800°C. Zgodnie z zasadą przeciwprądu powietrze jest dostarczane do komory od dołu, co gwarantuje, że piryt znajduje się w stanie zawieszonym. Dziś ten proces trwa kilka sekund, ale wcześniej odpalanie trwało kilka godzin. Podczas procesu prażenia powstają odpady w postaci tlenku żelaza, które są usuwane, a następnie przekazywane do przedsiębiorstw przemysłu metalurgicznego. Podczas wypalania uwalniana jest para wodna, gazy O2 i SO2. Po zakończeniu oczyszczania z pary wodnej i najmniejszych zanieczyszczeń otrzymuje się czysty tlenek siarki i tlen.
2. W drugim etapie zachodzi egzotermiczna reakcja pod ciśnieniem z użyciem katalizatora wanadowego. Początek reakcji rozpoczyna się, gdy temperatura osiągnie 420°C, ale w celu zwiększenia wydajności można ją zwiększyć do 550°C. Podczas reakcji zachodzi utlenianie katalityczne i SO2 staje się SO3.
3. Istota trzeciego etapu produkcji polega na: absorpcji SO3 w wieży absorpcyjnej, podczas której powstaje oleum H2SO4. W takiej postaci H2SO4 przelewany jest do specjalnych pojemników (nie wchodzi w reakcję ze stalą) i jest gotowy na spotkanie z końcowym użytkownikiem.

Podczas produkcji, jak powiedzieliśmy powyżej, powstaje dużo energii cieplnej, która jest wykorzystywana do celów grzewczych. Wiele fabryk kwasu siarkowego instaluje turbiny parowe, które wykorzystują parę wylotową do generowania dodatkowej energii elektrycznej.

Proces azotowy do produkcji kwasu siarkowego

Pomimo zalet kontaktowej metody produkcji, która daje bardziej skoncentrowany i czysty kwas siarkowy i oleum, dość dużo H2SO4 wytwarza się metodą podazotową. W szczególności w zakładach superfosfatu.

Do produkcji H2SO4 dwutlenek siarki pełni rolę substancji wyjściowej, zarówno w metodzie kontaktowej, jak i azotowej. Pozyskuje się ją specjalnie do tych celów przez spalanie siarki lub prażenie metali zawierających siarkę.

Przemiana dwutlenku siarki w kwas siarkawy polega na utlenieniu dwutlenku siarki i dodaniu wody. Formuła wygląda następująco:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ale dwutlenek siarki nie reaguje bezpośrednio z tlenem, dlatego metodą podtlenku azotu utlenianie dwutlenku siarki przeprowadza się za pomocą tlenków azotu. Wyższe tlenki azotu (mówimy o dwutlenku azotu NO2, trójtlenku azotu NO3) w tym procesie są redukowane do tlenku azotu NO, który następnie jest ponownie utleniany tlenem do wyższych tlenków.

Produkcja kwasu siarkowego metodą azotawą jest technicznie sformalizowana na dwa sposoby:

• Izba.
• Wieża.

Metoda azotowa ma szereg zalet i wad.

Wady metody azotowej:

• Okazuje się, że 75% kwas siarkowy.
• Jakość produktu jest niska.
• Niepełny powrót tlenków azotu (dodatek HNO3). Ich emisja jest szkodliwa.
• Kwas zawiera żelazo, tlenki azotu i inne zanieczyszczenia.

Zalety metody azotowej:

• Koszt procesu jest niższy.
• Możliwość przetworzenia SO2 na 100%.
• Prostota konstrukcji sprzętu.

Główne rosyjskie zakłady kwasu siarkowego

Roczną produkcję H2SO4 w naszym kraju oblicza się sześciocyfrowo - około 10 mln ton. Wiodącymi producentami kwasu siarkowego w Rosji są firmy będące dodatkowo jego głównymi odbiorcami. Mowa o firmach, których dziedziną działalności jest produkcja nawozów mineralnych. Na przykład „Nawozy mineralne Balakovo”, „Ammophos”.

Crimean Titan, największy producent dwutlenku tytanu w Europie Wschodniej, działa w Armiańsku na Krymie. Ponadto zakład zajmuje się produkcją kwasu siarkowego, nawozów mineralnych, siarczanu żelaza itp.

Kwas siarkowy różnych typów jest produkowany przez wiele fabryk. Na przykład akumulatorowy kwas siarkowy jest produkowany przez: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itp.

Oleum jest produkowane przez UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association itp.

Kwas siarkowy o wysokiej czystości jest produkowany przez UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Zużyty kwas siarkowy można kupić w zakładach ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Komercyjnymi producentami kwasu siarkowego są Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc itp.

Z uwagi na to, że piryt jest głównym surowcem do produkcji H2SO4, a jest to odpad przedsiębiorstw wzbogacania, jego dostawcami są zakłady wzbogacania Norylsk i Talnach.

Czołowe pozycje na świecie w produkcji H2SO4 zajmują Stany Zjednoczone i Chiny, które wytwarzają odpowiednio 30 mln ton i 60 mln ton.

Zakres kwasu siarkowego

Świat zużywa rocznie około 200 milionów ton H2SO4, z którego wytwarzana jest szeroka gama produktów. Kwas siarkowy słusznie zajmuje palmę pierwszeństwa wśród innych kwasów pod względem zastosowania przemysłowego.

Jak już wiesz, kwas siarkowy jest jednym z najważniejszych produktów przemysłu chemicznego, więc zakres kwasu siarkowego jest dość szeroki. Główne zastosowania H2SO4 są następujące:

• Kwas siarkowy jest wykorzystywany w ogromnych ilościach do produkcji nawozów mineralnych i zajmuje około 40% całkowitego tonażu. Z tego powodu obok wytwórni nawozów powstają zakłady produkujące H2SO4. Są to siarczan amonu, superfosfat itp. Do ich produkcji kwas siarkowy jest pobierany w czystej postaci (stężenie 100%). Do wyprodukowania tony amofosu lub superfosfatu potrzeba 600 litrów H2SO4. Nawozy te są najczęściej stosowane w rolnictwie.
• H2SO4 jest używany do produkcji materiałów wybuchowych.
• Oczyszczanie produktów naftowych. Do uzyskania nafty, benzyny, olejów mineralnych wymagane jest oczyszczanie węglowodorów, które odbywa się za pomocą kwasu siarkowego. W procesie rafinacji ropy naftowej do oczyszczania węglowodorów przemysł ten „pobiera” aż 30% światowego tonażu H2SO4. Ponadto liczba oktanowa paliwa jest podwyższana kwasem siarkowym, a odwierty są oczyszczane podczas produkcji ropy.
• w przemyśle metalurgicznym. Kwas siarkowy jest stosowany w metalurgii do usuwania zgorzeliny i rdzy z drutu, blach, a także do redukcji aluminium w produkcji metali nieżelaznych. Przed pokryciem powierzchni metalowych miedzią, chromem lub niklem powierzchnia jest trawiona kwasem siarkowym.
• W produkcji leków.
• w produkcji farb.
• w branży chemicznej. H2SO4 jest wykorzystywany do produkcji detergentów, detergentów etylowych, insektycydów itp., a bez niego te procesy są niemożliwe.
• Otrzymywanie innych znanych kwasów, związków organicznych i nieorganicznych wykorzystywanych do celów przemysłowych.

Sole kwasu siarkowego i ich zastosowania

Najważniejsze sole kwasu siarkowego to:

• Sól Glaubera Na2SO4 · 10H2O (krystaliczny siarczan sodu). Zakres jego zastosowania jest dość pojemny: produkcja szkła, sody, w weterynarii i medycynie.
• Siarczan baru BaSO4 stosowany jest do produkcji gumy, papieru, białej farby mineralnej. Ponadto jest niezbędny w medycynie do fluoroskopii żołądka. Służy do przygotowania „owsianki barowej” do tej procedury.
• Siarczan wapnia CaSO4. W naturze występuje w postaci gipsu CaSO4 · 2H2O i anhydrytu CaSO4. Gips CaSO4 2H2O i siarczan wapnia znajdują zastosowanie w medycynie i budownictwie. W przypadku gipsu po podgrzaniu do temperatury 150 - 170 ° C następuje częściowe odwodnienie, w wyniku którego otrzymuje się spalony gips, znany nam jako alabaster. Zagniatając alabaster z wodą do konsystencji ciasta, masa szybko twardnieje i zamienia się w rodzaj kamienia. Ta właściwość alabastru jest aktywnie wykorzystywana w pracach budowlanych: wykonuje się z niego odlewy i formy. W pracach tynkarskich alabaster jest niezbędny jako spoiwo. Pacjenci oddziałów urazowych otrzymują specjalne stałe bandaże mocujące - są one wykonane na bazie alabastru.
• Witriol żelazowy FeSO4 · 7H2O służy do przygotowania tuszu, impregnacji drewna, a także w rolnictwie do niszczenia szkodników.
• Ałun KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O itp. znajdują zastosowanie w produkcji farb i przemyśle skórzanym (garbarstwo).
• Wielu z was zna z pierwszej ręki siarczan miedzi CuSO4 · 5H2O. Jest aktywnym pomocnikiem w rolnictwie w walce z chorobami roślin i szkodnikami - wodny roztwór CuSO4 · 5H2O służy do kiszenia zboża i opryskiwania roślin. Służy również do przygotowania niektórych farb mineralnych. A w życiu codziennym służy do usuwania pleśni ze ścian.
• Siarczan glinu – stosowany jest w przemyśle celulozowo-papierniczym.

Kwas siarkowy w postaci rozcieńczonej jest stosowany jako elektrolit w akumulatorach kwasowo-ołowiowych. Ponadto służy do produkcji detergentów i nawozów sztucznych. Ale w większości przypadków występuje w postaci oleum - jest to roztwór SO3 w H2SO4 (można również znaleźć inne formuły oleum).

Niesamowity fakt! Oleum jest bardziej reaktywne niż stężony kwas siarkowy, ale mimo to nie reaguje ze stalą! Z tego powodu jest łatwiejszy w transporcie niż sam kwas siarkowy.

Sfera zastosowania „królowej kwasów” jest naprawdę duża i trudno mówić o wszystkich sposobach jej wykorzystania w przemyśle. Jest również stosowany jako emulgator w przemyśle spożywczym, do uzdatniania wody, w syntezie materiałów wybuchowych i do wielu innych celów.

Historia kwasu siarkowego

Kto z nas nigdy nie słyszał o niebieskim witriolu? Tak więc badano go w starożytności, aw niektórych pracach z początku nowej ery naukowcy dyskutowali o pochodzeniu witriolu i jego właściwościach. Vitriol był badany przez greckiego lekarza Dioscoridesa, rzymskiego odkrywcę przyrody Pliniusza Starszego, aw swoich pismach pisali o trwających eksperymentach. Do celów medycznych starożytny uzdrowiciel Ibn Sina używał różnych substancji witriolowych. Sposób wykorzystania witriolu w metalurgii został opisany w pracach alchemików starożytnej Grecji Zosimy z Panopolis.

Pierwszym sposobem otrzymywania kwasu siarkowego jest proces ogrzewania ałunu potasowego, o czym informuje literatura alchemiczna z XIII wieku. W tamtym czasie skład ałunu i istota procesu nie były znane alchemikom, ale już w XV wieku zaczęto celowo angażować się w chemiczną syntezę kwasu siarkowego. Proces przebiegał następująco: alchemicy potraktowali mieszaninę siarki i siarczku antymonu (III) Sb2S3 przez ogrzewanie kwasem azotowym.

W średniowieczu w Europie kwas siarkowy nazywano „olejem witriolowym”, ale potem nazwę zmieniono na witriol.

W XVII wieku Johann Glauber otrzymywał kwas siarkowy przez spalanie azotanu potasu i rodzimej siarki w obecności pary wodnej. W wyniku utlenienia siarki azotanami otrzymano tlenek siarki, który przereagował z parą wodną, ​​w wyniku czego otrzymano oleistą ciecz. Był to olej witriolowy, a ta nazwa kwasu siarkowego istnieje do dziś.

Farmaceuta z Londynu Ward Joshua wykorzystał tę reakcję do przemysłowej produkcji kwasu siarkowego w latach trzydziestych XVIII wieku, jednak w średniowieczu jego zużycie ograniczało się do kilkudziesięciu kilogramów. Zakres zastosowania był wąski: do eksperymentów alchemicznych, oczyszczania metali szlachetnych oraz w branży farmaceutycznej. Stężony kwas siarkowy był używany w małych ilościach do produkcji specjalnych zapałek zawierających sól bertoletową.

Na Rusi witriol pojawił się dopiero w XVII wieku.

W Birmingham w Anglii John Roebuck zaadaptował powyższą metodę produkcji kwasu siarkowego w 1746 roku i uruchomił produkcję. Jednocześnie stosował mocne, duże, wyłożone ołowiem komory, które były tańsze niż pojemniki szklane.

W przemyśle metoda ta funkcjonowała przez prawie 200 lat, aw komorach otrzymywano 65% kwas siarkowy.

Po pewnym czasie angielski Glover i francuski chemik Gay-Lussac udoskonalili sam proces i zaczęto uzyskiwać kwas siarkowy o stężeniu 78%. Ale taki kwas nie nadawał się do produkcji np. barwników.

Na początku XIX wieku odkryto nowe metody utleniania dwutlenku siarki do bezwodnika siarkowego.

Początkowo robiono to za pomocą tlenków azotu, a następnie jako katalizator zastosowano platynę. Te dwie metody utleniania dwutlenku siarki uległy dalszej poprawie. Utlenianie dwutlenku siarki na platynie i innych katalizatorach stało się znane jako metoda kontaktowa. A utlenianie tego gazu tlenkami azotu nazwano metodą podtlenku azotu do produkcji kwasu siarkowego.

Dopiero w 1831 roku brytyjski handlarz kwasem octowym Peregrine Philips opatentował ekonomiczny proces produkcji tlenku siarki (VI) oraz stężonego kwasu siarkowego i to on jest dziś znany na całym świecie jako kontaktowa metoda jego otrzymywania.

Produkcja superfosfatu rozpoczęła się w 1864 roku.

W latach osiemdziesiątych XIX wieku w Europie produkcja kwasu siarkowego sięgała 1 miliona ton. Głównymi producentami były Niemcy i Anglia, produkujące 72% całkowitej ilości kwasu siarkowego na świecie.

Transport kwasu siarkowego jest przedsięwzięciem pracochłonnym i odpowiedzialnym.

Kwas siarkowy należy do grupy niebezpiecznych chemikaliów iw kontakcie ze skórą powoduje poważne oparzenia. Ponadto może powodować zatrucie chemiczne osoby. Jeśli podczas transportu nie będą przestrzegane pewne zasady, kwas siarkowy ze względu na swój wybuchowy charakter może wyrządzić wiele szkód zarówno ludziom, jak i środowisku.

Kwas siarkowy został przypisany do klasy zagrożenia 8, a transport musi być przeprowadzany przez specjalnie przeszkolonych i przeszkolonych specjalistów. Ważnym warunkiem dostawy kwasu siarkowego jest przestrzeganie specjalnie opracowanych Przepisów dotyczących przewozu towarów niebezpiecznych.

Transport drogowy odbywa się według następujących zasad:

1. Do transportu specjalne pojemniki wykonane są ze specjalnego stopu stali, który nie reaguje z kwasem siarkowym ani tytanem. Takie pojemniki nie utleniają się. Niebezpieczny kwas siarkowy przewożony jest w specjalnych cysternach chemicznych do kwasu siarkowego. Różnią się budową i dobierane są podczas transportu w zależności od rodzaju kwasu siarkowego.
2. Podczas transportu dymiącego kwasu pobierane są specjalistyczne termosy izotermiczne, w których utrzymywany jest niezbędny reżim temperaturowy, aby zachować właściwości chemiczne kwasu.
3. Jeśli transportowany jest zwykły kwas, wybiera się zbiornik kwasu siarkowego.
4. Transport drogowy kwasu siarkowego, takiego jak dymiący, bezwodny, stężony, do akumulatorów, rękawicowy, odbywa się w specjalnych pojemnikach: cysternach, beczkach, kontenerach.
5. Przewóz towarów niebezpiecznych może być wykonywany wyłącznie przez kierowców posiadających w ręku zaświadczenie ADR.
6. Czas podróży nie ma ograniczeń, ponieważ podczas transportu należy ściśle przestrzegać dopuszczalnej prędkości.
7. Podczas transportu budowana jest specjalna trasa, która powinna przebiegać z pominięciem zatłoczonych miejsc i zakładów produkcyjnych.
8. Transport musi być opatrzony specjalnymi oznaczeniami i znakami ostrzegawczymi.

Niebezpieczne właściwości kwasu siarkowego dla ludzi

Kwas siarkowy stanowi zwiększone zagrożenie dla organizmu ludzkiego. Jego toksyczne działanie następuje nie tylko w wyniku bezpośredniego kontaktu ze skórą, ale także wdychania jego oparów, gdy uwalnia się dwutlenek siarki. Zagrożenie dotyczy:

• Układ oddechowy;
• powłoki;
• Błony śluzowe.

Odurzenie organizmu może być wzmocnione przez arsen, który często wchodzi w skład kwasu siarkowego.

Ważny! Jak wiadomo, kontakt kwasu ze skórą powoduje poważne oparzenia. Nie mniej niebezpieczne jest zatrucie oparami kwasu siarkowego. Bezpieczna dawka kwasu siarkowego w powietrzu to zaledwie 0,3 mg na 1 metr kwadratowy.

Jeśli kwas siarkowy dostanie się na błony śluzowe lub na skórę, pojawia się poważne oparzenie, które nie goi się dobrze. Jeśli oparzenie ma imponującą skalę, u ofiary rozwija się choroba oparzeniowa, która może nawet doprowadzić do śmierci, jeśli wykwalifikowana opieka medyczna nie zostanie zapewniona na czas.

Ważny! Dla osoby dorosłej śmiertelna dawka kwasu siarkowego wynosi zaledwie 0,18 cm na 1 litr.

Oczywiście problematyczne jest „doświadczenie na sobie” toksycznego działania kwasu w zwykłym życiu. Najczęściej zatrucie kwasem występuje z powodu zaniedbania bezpieczeństwa przemysłowego podczas pracy z roztworem.

Masowe zatrucia oparami kwasu siarkowego mogą wystąpić z powodu problemów technicznych w produkcji lub zaniedbań i następuje masowe uwolnienie do atmosfery. Aby zapobiegać takim sytuacjom działają specjalne służby, których zadaniem jest kontrola funkcjonowania produkcji, w której używany jest niebezpieczny kwas.

Jakie są objawy zatrucia kwasem siarkowym?

Jeśli kwas został połknięty:

• Ból w okolicy narządów trawiennych.
• Nudności i wymioty.
• Naruszenie stolca w wyniku ciężkich zaburzeń jelitowych.
• Silne wydzielanie śliny.
• Ze względu na toksyczne działanie na nerki mocz staje się czerwonawy.
• Obrzęk krtani i gardła. Występują świszczący oddech, chrypka. Może to prowadzić do śmierci w wyniku uduszenia.
• Na dziąsłach pojawiają się brązowe plamy.
• Skóra staje się niebieska.

W przypadku oparzenia skóry mogą wystąpić wszystkie powikłania związane z chorobą oparzeń.

Podczas zatrucia parami obserwuje się następujący obraz:

• Oparzenie błony śluzowej oczu.
• Krwotok z nosa.
• Oparzenia błon śluzowych dróg oddechowych. W takim przypadku ofiara odczuwa silny objaw bólowy.
• Obrzęk krtani z objawami uduszenia (brak tlenu, sinienie skóry).
• Jeśli zatrucie jest ciężkie, mogą wystąpić nudności i wymioty.

Ważne jest, aby wiedzieć! Zatrucie kwasem po spożyciu jest znacznie bardziej niebezpieczne niż zatrucie w wyniku wdychania oparów.

Pierwsza pomoc i postępowanie lecznicze przy uszkodzeniach kwasem siarkowym

W przypadku kontaktu z kwasem siarkowym należy postępować w następujący sposób:

• Najpierw wezwij karetkę. Jeśli płyn dostał się do środka, wykonaj płukanie żołądka ciepłą wodą. Następnie małymi łykami będziesz musiał wypić 100 gramów słonecznika lub oliwy z oliwek. Ponadto należy połknąć kawałek lodu, napić się mleka lub spalonej magnezji. Należy to zrobić, aby zmniejszyć stężenie kwasu siarkowego i złagodzić kondycję człowieka.
• Jeśli kwas dostanie się do oczu, przepłucz je bieżącą wodą, a następnie ociekaj roztworem dikainy i nowokainy.
• Jeśli kwas dostanie się na skórę, poparzony obszar należy dobrze umyć pod bieżącą wodą i zabandażować sodą. Płukać przez około 10-15 minut.
• W przypadku zatrucia oparami należy wyjść na świeże powietrze, a także przepłukać dotknięte błony śluzowe wodą tak daleko, jak to możliwe.

W warunkach szpitalnych leczenie będzie zależeć od obszaru oparzenia i stopnia zatrucia. Znieczulenie przeprowadza się tylko za pomocą nowokainy. Aby uniknąć rozwoju infekcji w dotkniętym obszarze, dla pacjenta wybiera się kurs antybiotykoterapii.

W przypadku krwawienia z żołądka wstrzykuje się osocze lub przetacza się krew. Źródło krwawienia można usunąć chirurgicznie.

1. Kwas siarkowy w czystej 100% postaci występuje w przyrodzie. Na przykład we Włoszech na Sycylii w Morzu Martwym można zobaczyć wyjątkowe zjawisko - kwas siarkowy sączy się prosto z dna! I oto co się dzieje: piryt ze skorupy ziemskiej służy w tym przypadku jako surowiec do jego powstania. To miejsce jest również nazywane Jeziorem Śmierci i nawet owady boją się do niego latać!
2. Po dużych erupcjach wulkanicznych często w ziemskiej atmosferze można znaleźć krople kwasu siarkowego, aw takich przypadkach „winowajca” może przynieść negatywne konsekwencje dla środowiska i spowodować poważne zmiany klimatu.
3. Kwas siarkowy jest aktywnym absorbentem wody, dlatego jest stosowany jako osuszacz gazu. W dawnych czasach, aby zapobiec parowaniu okien w pokojach, kwas ten wlewano do słoiczków i umieszczano między szybami otworów okiennych.
4. Kwas siarkowy jest główną przyczyną kwaśnych deszczy. Główną przyczyną kwaśnych deszczy jest zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem siarki, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas siarkowy. Z kolei dwutlenek siarki jest emitowany podczas spalania paliw kopalnych. W badanych w ostatnich latach kwaśnych deszczach zawartość kwasu azotowego wzrosła. Przyczyną tego zjawiska jest redukcja emisji dwutlenku siarki. Mimo to kwas siarkowy pozostaje główną przyczyną kwaśnych deszczy.

Oferujemy wybór filmów z interesującymi eksperymentami z kwasem siarkowym.

Rozważ reakcję kwasu siarkowego po wlaniu go do cukru. W pierwszych sekundach kwasu siarkowego wchodzącego do kolby z cukrem mieszanina ciemnieje. Po kilku sekundach substancja staje się czarna. Najciekawsze dzieje się później. Masa zaczyna szybko rosnąć i wydostawać się z kolby. Na wyjściu otrzymujemy dumną substancję, podobną do porowatego węgla drzewnego, przekraczającą pierwotną objętość 3-4 razy.

Autor filmu sugeruje porównanie reakcji Coca-Coli z kwasem solnym i siarkowym. Podczas mieszania Coca-Coli z kwasem solnym nie obserwuje się żadnych zmian wizualnych, ale po zmieszaniu z kwasem siarkowym Coca-Cola zaczyna wrzeć.

Ciekawą interakcję można zaobserwować, gdy kwas siarkowy dostanie się na papier toaletowy. Papier toaletowy jest wytwarzany z celulozy. Kiedy kwas dostaje się do środka, cząsteczki celulozy natychmiast rozpadają się wraz z uwolnieniem wolnego węgla. Podobne zwęglenie można zaobserwować, gdy na drewno dostanie się kwas.

Dodaję mały kawałek potasu do kolby ze stężonym kwasem. W pierwszej sekundzie uwalnia się dym, po czym metal natychmiast rozbłyska, zapala się i eksploduje, tnąc na kawałki.

W następnym eksperymencie, gdy kwas siarkowy uderza w zapałkę, zapala się. W drugiej części eksperymentu folię aluminiową zanurza się w acetonie i umieszcza w środku zapałkę. Następuje natychmiastowe nagrzanie folii z uwolnieniem ogromnej ilości dymu i jego całkowitym rozpuszczeniem.

Ciekawy efekt obserwuje się po dodaniu sody oczyszczonej do kwasu siarkowego. Soda natychmiast zmienia kolor na żółty. Reakcja przebiega z szybkim wrzeniem i wzrostem objętości.

Kategorycznie nie zalecamy przeprowadzania wszystkich powyższych eksperymentów w domu. Kwas siarkowy jest substancją bardzo żrącą i toksyczną. Takie eksperymenty muszą być przeprowadzane w specjalnych pomieszczeniach wyposażonych w wymuszoną wentylację. Gazy wydzielające się w reakcjach z kwasem siarkowym są silnie toksyczne i mogą spowodować uszkodzenie dróg oddechowych oraz zatrucie organizmu. Ponadto takie eksperymenty są przeprowadzane w środkach ochrony osobistej dla skóry i narządów oddechowych. Dbaj o siebie!

DEFINICJA

bezwodny Kwas Siarkowy jest ciężką, lepką cieczą, łatwo mieszającą się z wodą w dowolnej proporcji: oddziaływanie charakteryzuje się wyjątkowo dużym efektem egzotermicznym (~880 kJ/mol przy nieskończonym rozcieńczeniu) i może doprowadzić do wybuchowego wrzenia i rozpryskiwania się mieszaniny, jeśli woda dodany do kwasu; dlatego tak ważne jest, aby zawsze przygotowywać roztwory w odwrotnej kolejności i dodawać kwas do wody, powoli i mieszając.

Niektóre właściwości fizyczne kwasu siarkowego podano w tabeli.

Bezwodny H 2 SO 4 jest niezwykłym związkiem o niezwykle wysokiej stałej dielektrycznej i bardzo wysokim przewodnictwie elektrycznym, co jest zasługą autodysocjacji jonowej (autoprotolizy) tego związku, a także mechanizmu przewodzenia przekaźnika przeniesienia protonu, który zapewnia przepływ prądu elektrycznego przez lepką ciecz z dużą liczbą wiązań wodorowych.

Tabela 1. Właściwości fizyczne kwasu siarkowego.

Otrzymywanie kwasu siarkowego

Kwas siarkowy jest najważniejszą chemią przemysłową i najtańszym kwasem luzem produkowanym na całym świecie.

Stężony kwas siarkowy („olej witriolowy”) otrzymano najpierw przez ogrzewanie „zielonego witriolu” FeSO 4 × nH 2 O i zużyto w dużych ilościach, aby uzyskać Na 2 SO 4 i NaCl.

W nowoczesnym procesie wytwarzania kwasu siarkowego stosuje się katalizator składający się z tlenku wanadu(V) z dodatkiem siarczanu potasu na nośniku z dwutlenku krzemu lub ziemi okrzemkowej. Dwutlenek siarki SO 2 otrzymuje się przez wypalanie czystej siarki lub prażenie rudy siarczkowej (głównie pirytu lub rud Cu, Ni i Zn) w procesie ekstrakcji tych metali.Następnie SO 2 jest utleniany do trójtlenku, a następnie otrzymuje się kwas siarkowy przez rozpuszczanie w wodzie:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9,8 kJ / mol);

SO3 + H2O → H2SO4 (ΔH0 - 130 kJ / mol).

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego

Kwas siarkowy jest silnym kwasem dwuzasadowym. W pierwszym etapie w roztworach o niskim stężeniu dysocjuje prawie całkowicie:

H2SO4 ↔H + + HSO4-.

Dysocjacja na drugim etapie

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

przebiega w mniejszym stopniu. Stała dysocjacji kwasu siarkowego w drugim etapie, wyrażona jako aktywność jonowa, K 2 = 10 -2.

Jako kwas dwuzasadowy kwas siarkowy tworzy dwie serie soli: średnią i kwaśną. Średnie sole kwasu siarkowego nazywane są siarczanami, a sole kwasów nazywane są wodorosiarczanami.

Kwas siarkowy chciwie pochłania parę wodną i dlatego jest często używany do osuszania gazów. Zdolność do wchłaniania wody wyjaśnia również zwęglanie wielu substancji organicznych, zwłaszcza należących do klasy węglowodanów (błonnik, cukier itp.), pod wpływem stężonego kwasu siarkowego. Kwas siarkowy usuwa wodór i tlen z węglowodanów, które tworzą wodę, a węgiel jest uwalniany w postaci węgla.

Stężony kwas siarkowy, zwłaszcza gorący, jest silnym środkiem utleniającym. Utlenia HI i HBr (ale nie HCl) do wolnych halogenów, węgiel do CO 2 , siarkę do SO 2 . Reakcje te wyrażają równania:

8HI + H2SO4 \u003d 4I2 + H2S + 4H2O;

2HBr + H2SO4 \u003d Br2 + SO2 + 2H2O;

C + 2H2SO4 \u003d CO2 + 2SO2 + 2H2O;

S + 2H2SO4 \u003d 3SO2 + 2H2O.

Oddziaływanie kwasu siarkowego z metalami przebiega różnie w zależności od jego stężenia. Rozcieńczony kwas siarkowy utlenia się swoim jonem wodorowym. Dlatego oddziałuje tylko z tymi metalami, które są w szeregu napięć tylko do wodoru, na przykład:

Zn + H2SO4 \u003d ZnSO4 + H2.

Jednak ołów nie rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie, ponieważ powstała sól PbSO4 jest nierozpuszczalna.

Stężony kwas siarkowy jest środkiem utleniającym ze względu na siarkę (VI). Utlenia metale w szeregu napięciowym do srebra włącznie. Produkty jego redukcji mogą być różne w zależności od aktywności metalu i warunków (stężenie kwasu, temperatura). Podczas interakcji z metalami o niskiej aktywności, takimi jak miedź, kwas jest redukowany do SO2:

Cu + 2H2SO4 \u003d CuSO4 + SO2 + 2H2O.

Podczas interakcji z bardziej aktywnymi metalami produktami redukcji mogą być zarówno dwutlenek, jak i wolna siarka i siarkowodór. Na przykład podczas interakcji z cynkiem mogą wystąpić reakcje:

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H20;

4Zn + 5H2SO4 \u003d 4ZnSO4 + H2S + 4H2O.

Stosowanie kwasu siarkowego

Stosowanie kwasu siarkowego różni się w zależności od kraju i dekady. I tak na przykład w USA głównym obszarem zużycia H 2 SO 4 jest produkcja nawozów (70%), następnie produkcja chemiczna, metalurgia, rafinacja ropy naftowej (~5% w każdym obszarze). W Wielkiej Brytanii rozkład zużycia według przemysłu jest inny: tylko 30% produkowanego H 2 SO 4 jest wykorzystywane do produkcji nawozów, ale 18% trafia na farby, pigmenty i półprodukty barwników, 16% na produkcję chemiczną, 12% do mydła i detergentów, 10% do produkcji włókien naturalnych i sztucznych, a 2,5% do metalurgii.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia	Wyznacz masę kwasu siarkowego, którą można otrzymać z jednej tony pirytu, jeśli wydajność tlenku siarki (IV) w reakcji prażenia wynosi 90%, a tlenku siarki (VI) w katalitycznym utlenianiu siarki (IV) 95% teoretycznego.
Rozwiązanie	Napiszmy równanie reakcji dla wypalania pirytu: 4FeS2 + 11O2 \u003d 2Fe2O3 + 8SO2. Oblicz ilość pirytu: n(FeS2) = m(FeS2) / M(FeS2); M (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol; n (FeS 2) \u003d 1000 kg / 120 \u003d 8,33 kmol. Ponieważ w równaniu reakcji współczynnik dla dwutlenku siarki jest dwukrotnie większy niż współczynnik dla FeS 2, teoretycznie możliwa ilość substancji tlenku siarki (IV) wynosi: n (SO 2) teoria \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8,33 \u003d 16,66 kmol. I praktycznie otrzymana ilość mola tlenku siarki (IV) wynosi: n (SO 2) praktyk \u003d η × n (SO 2) teoria \u003d 0,9 × 16,66 \u003d 15 kmol. Napiszmy równanie reakcji utleniania tlenku siarki (IV) do tlenku siarki (VI): 2SO2 + O2 \u003d 2SO3. Teoretycznie możliwa ilość substancji tlenku siarki (VI) wynosi: n(SO 3) teoria \u003d n (SO 2) praktyka \u003d 15 kmol. A praktycznie otrzymana ilość mola tlenku siarki (VI) wynosi: n(SO 3) praktyk \u003d η × n (SO 3) teoria \u003d 0,5 × 15 \u003d 14,25 kmol. Piszemy równanie reakcji na produkcję kwasu siarkowego: SO3 + H2O \u003d H2SO4. Znajdź ilość substancji kwasu siarkowego: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) ćwicz \u003d 14,25 kmol. Wydajność reakcji wynosi 100%. Masa kwasu siarkowego to: m (H2SO4) \u003d n (H2SO4) × M (H2SO4); M(H2SO4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; m (H2SO4) \u003d 14,25 × 98 \u003d 1397 kg.
Odpowiedź	Masa kwasu siarkowego wynosi 1397 kg

Trójtlenek siarki jest zwykle bezbarwną cieczą. Może również istnieć jako lód, włókniste kryształy lub gaz. Kiedy trójtlenek siarki jest wystawiony na działanie powietrza, zaczyna wydzielać się biały dym. Jest integralnym elementem takiej reaktywnej substancji jak stężony kwas siarkowy. Jest to klarowna, bezbarwna, oleista i silnie żrąca ciecz. Jest używany do produkcji nawozów, materiałów wybuchowych, innych kwasów, przemysłu naftowego i akumulatorów kwasowo-ołowiowych w samochodach.

Stężony kwas siarkowy: właściwości

Kwas siarkowy dobrze rozpuszcza się w wodzie, powoduje korozję metali i tkanin oraz zwęgla drewno i większość innych substancji organicznych w kontakcie. Długotrwałe narażenie na niskie stężenia lub krótkotrwałe narażenie na wysokie stężenia może spowodować niekorzystne skutki zdrowotne w przypadku wdychania.

Stężony kwas siarkowy jest używany do produkcji nawozów i innych chemikaliów, w rafinacji ropy naftowej, przy produkcji żelaza i stali oraz do wielu innych celów. Ponieważ ma wystarczająco wysoką temperaturę wrzenia, może być używany do uwalniania większej ilości lotnych kwasów z ich soli. Stężony kwas siarkowy ma silne właściwości higroskopijne. Czasami jest używany jako środek osuszający do odwadniania (usuwania wody środkami chemicznymi) wielu związków, takich jak węglowodany.

Reakcje kwasu siarkowego

Stężony kwas siarkowy reaguje w niezwykły sposób z cukrem, pozostawiając kruchą gąbczastą czarną masę węgla. Podobną reakcję obserwuje się po kontakcie ze skórą, celulozą i innymi włóknami roślinnymi i zwierzęcymi. Po zmieszaniu stężonego kwasu z wodą wydziela się duża ilość ciepła, wystarczająca do natychmiastowego wrzenia. W celu rozcieńczenia należy dodawać go powoli do zimnej wody, ciągle mieszając, aby ograniczyć gromadzenie się ciepła. Kwas siarkowy reaguje z cieczą, tworząc hydraty o wyraźnych właściwościach.

Charakterystyka fizyczna

Bezbarwna i bezwonna ciecz w rozcieńczonym roztworze ma kwaśny smak. Kwas siarkowy jest wyjątkowo agresywny w kontakcie ze skórą i wszystkimi tkankami ciała, powodując poważne oparzenia przy bezpośrednim kontakcie. W czystej postaci H 2 SO4 nie przewodzi prądu, ale sytuacja zmienia się w przeciwnym kierunku po dodaniu wody.

Niektóre właściwości polegają na tym, że masa cząsteczkowa wynosi 98,08. Temperatura wrzenia wynosi 327 stopni Celsjusza, temperatura topnienia wynosi -2 stopnie Celsjusza. Kwas siarkowy jest silnym kwasem mineralnym i jednym z głównych produktów przemysłu chemicznego ze względu na szerokie zastosowanie komercyjne. Powstaje naturalnie w wyniku utleniania materiałów siarczkowych, takich jak siarczek żelaza.

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego (H 2 SO4) przejawiają się w różnych reakcjach chemicznych:

1. Podczas interakcji z alkaliami powstają dwie serie soli, w tym siarczany.
2. Reaguje z węglanami i wodorowęglanami tworząc sole i dwutlenek węgla (CO 2).
3. Oddziałuje na metale w różny sposób, w zależności od temperatury i stopnia rozcieńczenia. Zimne i rozcieńczone dają wodór, gorące i stężone dają emisje SO 2 .
4. Podczas wrzenia roztwór H2SO4 (stężony kwas siarkowy) rozkłada się na trójtlenek siarki (SO3) i wodę (H2O). Do właściwości chemicznych zalicza się również rolę silnego utleniacza.

zagrożenie pożarowe

Kwas siarkowy jest wysoce reaktywny i zapala drobne materiały palne w kontakcie. Po podgrzaniu zaczynają uwalniać się wysoce toksyczne gazy. Jest wybuchowy i niekompatybilny z ogromną liczbą substancji. Przy podwyższonych temperaturach i ciśnieniach mogą wystąpić dość agresywne przemiany chemiczne i deformacje. Może gwałtownie reagować z wodą i innymi płynami, powodując rozpryskiwanie.

zagrożenie dla zdrowia

Kwas siarkowy powoduje korozję wszystkich tkanek organizmu. Wdychanie oparów może spowodować poważne uszkodzenie płuc. Uszkodzenie błony śluzowej oczu może doprowadzić do całkowitej utraty wzroku. Kontakt ze skórą może spowodować ciężką martwicę. Nawet kilka kropli może być śmiertelnych, jeśli kwas dostanie się do tchawicy. Chroniczne narażenie może powodować zapalenie tchawicy i oskrzeli, zapalenie jamy ustnej, zapalenie spojówek, zapalenie błony śluzowej żołądka. Może wystąpić perforacja żołądka i zapalenie otrzewnej, któremu towarzyszy zapaść krążeniowa. Kwas siarkowy jest silnie żrącą substancją, z którą należy obchodzić się z najwyższą ostrożnością. Oznaki i objawy po ekspozycji mogą być ciężkie i obejmują ślinotok, intensywne pragnienie, trudności w połykaniu, ból, wstrząs i oparzenia. Wymiociny mają zwykle kolor mielonej kawy. Ostre narażenie inhalacyjne może powodować kichanie, chrypkę, krztuszenie się, zapalenie krtani, duszność, podrażnienie dróg oddechowych i ból w klatce piersiowej. Może również wystąpić krwawienie z nosa i dziąseł, obrzęk płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli i zapalenie płuc. Kontakt ze skórą może spowodować ciężkie, bolesne oparzenia i zapalenie skóry.

Pierwsza pomoc

1. Przenieś poszkodowanego na świeże powietrze. Personel ratunkowy powinien przy tym unikać kontaktu z kwasem siarkowym.
2. Oceń parametry życiowe, w tym tętno i częstość oddechów. Jeśli tętno nie zostanie wykryte, wykonaj resuscytację, w zależności od dodatkowych obrażeń. Jeśli oddychanie jest obecne i utrudnione, zapewnij wspomaganie oddychania.
3. Zabrudzoną odzież należy jak najszybciej zdjąć.
4. W przypadku kontaktu z oczami płukać ciepłą wodą przez co najmniej 15 minut, skórę przemyć wodą z mydłem.
5. W przypadku wdychania toksycznych oparów należy płukać usta dużą ilością wody, pić i samoczynnie wywoływać wymioty.
6. Dostarcz poszkodowanego do placówki medycznej.

Są pospolite Systematyczny
Nazwa Kwas Siarkowy chemia formuła H2SO4 Właściwości fizyczne Państwo płyn Masa cząsteczkowa 98,082 g/mol Gęstość 1,8356 g/cm³ Właściwości termiczne T. stopić. -10,38°C T. kip. 279,6°C T. odp. niepalny °C Ciepło właściwe topnienia 10,73 J/kg Właściwości chemiczne pK a −3 Rozpuszczalność w wodzie pomieszane Właściwości optyczne Współczynnik załamania światła 1,397 Struktura Moment dipolowy 2,72 Klasyfikacja Rej. numer CAS 7664-93-9 PubChem Rej. Numer EINECS 616-954-1 Rej. numer WE 231-639-5 RTECS WS5600000 Bezpieczeństwo LD 50 510 mg/kg Toksyczność Dane oparte są na standardowych warunkach (25°C, 100 kPa), chyba że zaznaczono inaczej.

Oleum dymiące w powietrzu

Oleum to lepka, oleista, bezbarwna ciecz lub kryształy o niskiej temperaturze topnienia, które jednak mogą przybierać różnorodne odcienie z powodu obecności zanieczyszczeń. W powietrzu „dymi”, reaguje z wodą wydzielając ogromną ilość ciepła. Stężenie bezwodnika siarkowego może zmieniać się w bardzo szerokim zakresie: od jednostek do kilkudziesięciu procent. Oleum ma jeszcze większe działanie odwadniające i utleniające. Oleum zawiera również kwasy pirosiarkowe, które otrzymuje się w wyniku reakcji:

H2SO4 + SO3 → H2S2O7; (\ Displaystyle (\ mathsf (H_ (2) SO_ (4) + SO_ (3) \ strzałka w prawo H_ (2) S_ (2) O_ (7)));)

H 2 S O 4 + 2 S O 3 → H 2 S 3 O 10. (\ Displaystyle (\ mathsf (H_ (2) SO_ (4) + 2 SO_ (3) \ strzałka w prawo H_ (2) S_ (3) O_ (10))).)

Właściwości fizyczne

Temperatura wrzenia wodnych roztworów kwasu siarkowego wzrasta wraz ze wzrostem jego stężenia i osiąga maksimum przy zawartości 98,3% H 2 SO 4 . Korzystając z poniższej tabeli, należy również zapoznać się z tabelami GOST 2184-77 (aktualny) i GOST 2184-2013 dotyczącymi udziału masowego dwutlenku siarki w oleum w procentach.

Właściwości wodnych roztworów kwasu siarkowego i oleum

Zawartość % mas		Gęstość w 20 ℃, g/cm³	Temperatura topnienia, ℃	Temperatura wrzenia, ℃
H2SO4	SO 3 (darmowy)
98	-	1,8365	0,1	332,4
100	-	1,8305	10,4	296,2
104,5	20	1,8968	−11,0	166,6
109	40	1,9611	33,3	100,6
113,5	60	2,0012	7,1	69,8
118,0	80	1,9947	16,9	55,0
122,5	100	1,9203	16,8	44,7

Wraz ze wzrostem temperatury dysocjacja wzrasta:

H. 2 S O 4 ⟷ H. 2 O + S O 3 - Q . (\ Displaystyle (\ mathsf (H_ (2) SO_ (4) \ longleftrightarrow H_ (2) O + SO_ (3) - (\ it (Q)))).)

Równanie zależności temperaturowej stałej równowagi:

Ln ⁡ K p = 14,749 65 - 6,714 64 ln ⁡ 298 T - 8,101 61 ⋅ 10 4 T 2 - 9643 , 04 T - 9,457 7 ⋅ 10 - 3 T + 2,190 62 ⋅ 10 - 6 T 2 . (\ Displaystyle \ ln (\ it (K_ (p))) = 14 (,) 74965-6 (,) 71464 \ ln (298 \ ponad (\ it (T))) -8 (,) 10161 \ cdot 10 ^(4)(\it ((T^(2))-((\rm (9643(,)04)) \over (\it (T)))-(\rm (9(,)4577\cdot 10^(-3)(\it ((T)+(\rm (2(,)19062\cdot 10^(-6)(\it ((T^(2)).))))))) ))))

Pod normalnym ciśnieniem stopień dysocjacji: 10⁻⁵ (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K).

Gęstość 100% kwasu siarkowego można wyznaczyć z równania:

re = 1,851 7 - 1 , 1 ⋅ 10 - 3 t + 2 ⋅ 10 - 6 t 2 . (\Displaystyle (\it ((d)=(\rm (1(,)8517-1(,)1\cdot 10^(-3)(\it ((t)+(\rm (2\cdot 10 ^(-6)(\it ((t^(2)).)))))))))))

Wraz ze wzrostem stężenia roztworów kwasu siarkowego ich pojemność cieplna maleje i osiąga minimum dla 100% kwasu siarkowego; pojemność cieplna oleum wzrasta wraz ze wzrostem zawartości SO₃.

Wraz ze wzrostem stężenia i spadkiem temperatury przewodność cieplna λ maleje:

λ = 0,518 + 0,001 6 t - (0 , 25 + t / 1293) ⋅ do / 100 , (\ Displaystyle (\ rm (\ lambda = 0 (,) 518 + 0 (,) 0016 (\ to ((t) -(\rm ((0(,)25+(\it ((t)/(\rm ((1293))\cdot (\it ((C)/(\rm (100,)))))) )))))))))

Gdzie Z- stężenie kwasu siarkowego, w%.

Oleum H₂SO₄·SO₃ ma maksymalną lepkość, wraz ze wzrostem temperatury η maleje. Opór elektryczny kwasu siarkowego jest minimalny przy stężeniu 30 i 92% H 2 SO 4, a maksymalny przy stężeniu 84 i 99,8% H₂SO₄. Dla oleum minimum ρ występuje przy stężeniu 10% SO₃. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ρ kwasu siarkowego. Stała dielektryczna 100% kwasu siarkowego 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); stała krioskopowa 6,12, stała ebulioskopowa 5,33; współczynnik dyfuzji par kwasu siarkowego w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą; D = 1,67⋅10 −5 T 3/2 cm²/s.

Każda osoba na lekcji chemii uczyła się kwasów. Jeden z nich nazywa się kwasem siarkowym i jest oznaczony jako HSO4. O tym, jakie są właściwości kwasu siarkowego, powie nasz artykuł.

Właściwości fizyczne kwasu siarkowego

Czysty kwas siarkowy lub monohydrat jest bezbarwną oleistą cieczą, która w temperaturze +10°C krzepnie do postaci krystalicznej masy. Kwas siarkowy przeznaczony do reakcji zawiera 95% H 2 SO 4 i ma gęstość 1,84 g/cm 3 . 1 litr takiego kwasu waży 2 kg. Kwas twardnieje w temperaturze -20°C. Ciepło topnienia wynosi 10,5 kJ/mol w temperaturze 10,37°C.

Właściwości stężonego kwasu siarkowego są zróżnicowane. Na przykład podczas rozpuszczania tego kwasu w wodzie duża ilość ciepła (19 kcal / mol) zostanie uwolniona z powodu tworzenia się hydratów. Te hydraty można wydzielić z roztworu w niskich temperaturach w postaci stałej.

Kwas siarkowy jest jednym z najbardziej podstawowych produktów przemysłu chemicznego. Przeznaczony jest do produkcji nawozów mineralnych (siarczan amonu, superfosfat), różnych soli i kwasów, detergentów i leków, włókien sztucznych, barwników, materiałów wybuchowych. Kwas siarkowy jest również stosowany w metalurgii (na przykład rozkład rud uranu), do oczyszczania produktów ropopochodnych, do suszenia gazów i tak dalej.

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego to:

1. Interakcja z metalami:
   • rozcieńczony kwas rozpuszcza tylko te metale, które znajdują się na lewo od wodoru w szeregu napięć, na przykład H 2 + 1 SO 4 + Zn 0 \u003d H 2 O + Zn + 2 SO 4;
   • właściwości utleniające kwasu siarkowego są świetne. Podczas interakcji z różnymi metalami (z wyjątkiem Pt, Au) można go zredukować do H 2 S -2, S +4 O 2 lub S 0, na przykład:
   • 2H 2 + 6 SO 4 + 2 Ag 0 = S + 4 O 2 + Ag 2 + 1 SO 4 + 2H 2O;
   • 5H 2 + 6 SO 4 + 8 Na 0 \u003d H 2 S -2 + 4 Na 2 + 1 SO 4 + 4 H 2 O;
2. Stężony kwas H 2 S + 6 O 4 reaguje również (po podgrzaniu) z niektórymi niemetalami, przekształcając się w związki siarki o niższym stopniu utlenienia, na przykład:
   • 2H2S +604 + C0 = 2S +402 + C +402 + 2H2O;
   • 2H2S +604 + S0 = 3S +402 + 2H2O;
   • 5H2S +604 + 2P0 = 2H3P +504 + 5S +402 + 2H2O;
3. Z tlenkami zasadowymi:
   • H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O;
4. Z wodorotlenkami:
   • Cu(OH)2 + H2S04 = CuSO4 + 2H2O;
   • 2NaOH + H2S04 = Na2S04 + 2H2O;
5. Oddziaływanie z solami w reakcjach wymiany:
   • H2SO4 + BaCl2 \u003d 2HCl + BaSO4;

Powstawanie BaSO 4 (biały osad nierozpuszczalny w kwasach) służy do oznaczania tego kwasu i rozpuszczalnych siarczanów.

Monohydrat jest rozpuszczalnikiem jonizującym o charakterze kwaśnym. Bardzo dobrze rozpuszcza się w nim siarczany wielu metali, np.:

• 2H2SO4 + HNO3 \u003d NIE2 + + H3O + + 2HSO4 -;
• HClO 4 + H 2 SO 4 \u003d ClO 4 - + H 3 SO 4 +.

Stężony kwas jest dość silnym środkiem utleniającym, zwłaszcza po podgrzaniu, na przykład 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O.

Działając jako środek utleniający, kwas siarkowy jest zwykle redukowany do SO 2 . Ale można go zredukować do S, a nawet do H 2 S, na przykład H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S.

Monohydrat prawie nie może przewodzić prądu. I odwrotnie, wodne roztwory kwasów są dobrymi przewodnikami. Kwas siarkowy silnie pochłania wilgoć, dlatego służy do suszenia różnych gazów. Jako środek osuszający kwas siarkowy działa tak długo, jak długo ciśnienie pary wodnej nad jego roztworem jest niższe niż ciśnienie w gazie, który jest suszony.

Jeśli rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego zostanie zagotowany, woda zostanie z niego usunięta, a temperatura wrzenia wzrośnie do 337 ° C, na przykład, gdy rozpocznie się destylację kwasu siarkowego o stężeniu 98,3%. I odwrotnie, z bardziej stężonych roztworów nadmiar bezwodnika siarkowego odparowuje. Para wrząca w temperaturze 337 ° C kwas częściowo rozkłada się na SO 3 i H 2 O, które po ochłodzeniu ponownie się połączą. Wysoka temperatura wrzenia tego kwasu jest odpowiednia do stosowania w oddzielaniu lotnych kwasów od ich soli po podgrzaniu.

Środki ostrożności przy obchodzeniu się z kwasem

Podczas obchodzenia się z kwasem siarkowym należy zachować szczególną ostrożność. Kiedy ten kwas wejdzie w kontakt ze skórą, skóra staje się biała, następnie brązowawa i pojawia się zaczerwienienie. Otaczająca tkanka puchnie. Jeśli ten kwas dostanie się na jakąkolwiek część ciała, należy go szybko zmyć wodą, a spalone miejsce nasmarować roztworem sody.

Teraz już wiesz, że kwas siarkowy, którego właściwości są dobrze zbadane, jest po prostu niezbędny do różnorodnej produkcji i wydobycia.