Загальні Систематичне
найменування сірчана кислота Хім. формула H 2 SO 4 Фізичні властивості Стан рідина Молярна маса 98,082 г/моль густина 1,8356 г/см³ Термічні властивості Т. плав. −10,38 °C Т. кіп. 279,6 °C Т. випл. не займається °C Питома теплота плавлення 10,73 Дж/кг Хімічні властивості pK a −3 Розчинність у воді змішується Оптичні властивості Показник заломлення 1,397 Структура Дипольний момент 2,72 Класифікація Реєстр. номер CAS 7664-93-9 PubChem Реєстр. номер EINECS 616-954-1 Реєстр. номер EC 231-639-5 RTECS WS5600000 Безпека ЛД 50 510 мг/кг Токсичність Наводяться дані для стандартних умов (25 °C, 100 кПа), якщо не вказано інше.

Олеум, що димить на повітрі

Олеум являє собою в'язку маслянисту безбарвну рідину або легкоплавкі кристали, які, однак, можуть набувати різних відтінків внаслідок наявності домішок. На повітрі "димить", реагує з водою з виділенням величезної кількості тепла. Концентрація сірчаного ангідриду може змінюватись у дуже широких межах: від одиниць до десятків відсотків. Олеум має ще більшу водовіднімну та окислювальну дію. Олеум містить також піросерні кислоти, що виходять за реакціями:

H 2 S O 4 + S O 3 → H 2 S 2 O 7; (\displaystyle (\mathsf (H_(2)SO_(4)+SO_(3)\rightarrow 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)+2SO_(3)\rightarrow H_(2)S_(3)O_(10))).)

Фізичні властивості

Температура кипіння водних розчинів сірчаної кислоти підвищується зі зростанням її концентрації і досягає максимуму за вмістом 98,3 % H 2 SO 4 . При користуванні наведеної нижче таблиці слід також ознайомитися з таблицями ГОСТ 2184-77 (діючий) і ГОСТ 2184-2013 в частині масової частки сірчистого ангідриду в олеумі у відсотках.

Властивості водних розчинів сірчаної кислоти та олеуму

Зміст % за масою		Щільність при 20 ℃, г/см³	Температура плавлення, ℃	Температура кипіння, ℃
H 2 SO 4	SO 3 (вільний)
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

З підвищенням температури посилюється дисоціація:

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)))).)

Рівняння температурної залежності константи рівноваги:

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 − 2 . (\displaystyle \ln (\it (K_(p)))=14(,)74965-6(,)71464\ln (298 \over (\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)).))))))) ))))

При нормальному тиску ступінь дисоціації: 10⁻⁵ (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).

Щільність 100% сірчаної кислоти можна визначити за рівнянням:

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

З підвищенням концентрації розчинів сірчаної кислоти їх теплоємність зменшується і досягає мінімуму для 100% сірчаної кислоти, теплоємність олеуму з підвищенням вмісту SO₃ збільшується.

При підвищенні концентрації та зниженні температури теплопровідність λ зменшується:

? -(\rm ((0(,)25+(\it ((t)/(\rm ((1293))\cdot (\it ((C)/(\rm (100,))))))) ))))))))))

де З- Концентрація сірчаної кислоти, в %.

Максимальну в'язкість має олеум H₂SO₄·SO₃, з підвищенням температури знижується. Електричний опір сірчаної кислоти мінімальний при концентрації 30 і 92 % H 2 SO 4 і максимально при концентрації 84 і 99,8 % H₂SO₄. Для олеуму мінімальний ρ при концентрації 10 % SO₃. З підвищенням температури сірчаної кислоти збільшується. Діелектрична проникність 100%-ної сірчаної кислоти 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); кріоскопічна стала 6,12, ебуліоскопічна стала 5,33; коефіцієнт дифузії пари сірчаної кислоти у повітрі змінюється залежно від температури; D = 1,67⋅10 −5 T 3/2 см²/с.

Сірчана кислота H 2 SO 4 молярна маса 98,082; безбарвна масляниста без запаху. Дуже сильна двоосновна кислота, при 18°С p K a 1 - 2,8, K 2 1,2 · 10 -2 pK a 2 1,92; довжини зв'язків S=O 0,143 нм, S-ОН 0,154 нм, кут HOSOH 104°, OSO 119°; кипить з розкладанням, утворюючи (98,3% H 2 SO 4 і 1,7% Н 2 Про з температурою кипіння 338,8 ° С; див. також табл. 1). Сірчана кислота, Що відповідає 100%-го змісту H 2 SO 4 має склад (%): H 2 SO 4 99,5%, HSO 4 - 0,18%, H 3 SO 4 + 0,14%, H 3 Про + 0 ,09%, H 2 S 2 O 7 0,04%, HS 2 O 7 0,05%. Змішується з SO 3 у всіх співвідношеннях. У водних розчинах сірчана кислотапрактично повністю дисоціює на Н + , HSO 4 - і SO 4 2-. Утворює H 2 SO 4 · n H 2 O, де n=1, 2, 3, 4 та 6,5.

розчини SO 3 в сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють дві сполуки H 2 SO 4 ·SO 3 і H 2 SO 4 ·2SO 3 . Олеум містить також піросерну кислоту, що виходить за реакцією: Н 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Одержання сірчаної кислоти

Сировиною для отримання сірчаної кислотислужать: S, сульфіди металів, H 2 S, що відходять теплоелектростанцій, сульфати Fe, Ca та ін. сірчаної кислоти: 1) сировини з отриманням SO2; 2) SO 2 до SO 3 (конверсія); 3) SO 3 . У промисловості застосовують два методи одержання сірчаної кислоти, що відрізняються способом окислення SO 2 - контактний з використанням твердих каталізаторів (контактів) і нітрозний - з оксидами азоту. Для отримання сірчаної кислотиконтактним способом на сучасних заводах застосовують ванадієві каталізатори, що витіснили Pt та оксиди Fe. Чистий V 2 O 5 має слабку каталітичну активність, що різко зростає в присутності лужних металів, причому найбільший вплив мають солі К. Промотируюча роль лужних металів обумовлена ​​утворенням низькоплавких піросульфованадатів (3К 2 S 2 О 7 · V 2 О 5 , 2К 2 S 2 7 · V 2 O 5 і K 2 S 2 O 7 ·V 2 O 5 розкладаються відповідно при 315-330, 365-380 і 400-405 °С). Активний компонент в умовах каталізу знаходиться у розплавленому стані.

Схему окислення SO 2 SO 3 можна представити наступним чином:

На першій стадії досягається рівновага, друга стадія повільна та визначає швидкість процесу.

Виробництво сірчаної кислотиіз сірки за методом подвійного контактування та подвійної абсорбції (рис. 1) складається з наступних стадій. Повітря після очищення від пилу подається газодувкою в сушильну вежу, де воно осушується 93-98%-ною сірчаною кислотоюдо вмісту вологи 0,01% за обсягом. Осушене повітря надходить у сірчану піч після попереднього підігріву в одному з теплообмінників контактного вузла. У печі спалюється сірка, що подається форсунками: S + О 2 = SO 2 + 297,028 кДж. Газ, що містить 10-14% за обсягом SO 2 охолоджується в котлі і після розведення повітрям до вмісту SO 2 9-10% за об'ємом при 420°С надходить в контактний апарат на першу стадію конверсії, яка протікає на трьох шарах каталізатора (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 кДж), після чого газ охолоджується у теплообмінниках. Потім газ, що містить 8,5-9,5% SO 3 при 200°С надходить на першу стадію абсорбції в абсорбер, зрошуваний і 98%-ний сірчаною кислотою: SO 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + 130,56 кДж. Далі газ проходить очищення від бризок сірчаної кислоти, нагрівається до 420°З надходить на другу стадію конверсії, що протікає на двох шарах каталізатора. Перед другою стадією абсорбції газ охолоджується в економайзері і подається в абсорбер другого ступеня, 98%-ний зрошуваний сірчаною кислотою, а потім після очищення від бризок викидається в атмосферу.

1 – сірчана піч; 2 – котел-утилізатор; 3 – економайзер; 4 – пускова топка; 5, 6 – теплообмінники пускової топки; 7 – контактний апарат; 8 – теплообмінники; 9 – олеумний абсорбер; 10 – сушильна вежа; 11 та 12 - відповідно перший та другий моногідратні абсорбери; 13 – збірники кислоти.

1 - тарілчастий живильник; 2 - піч; 3 – котел-утилізатор; 4 – циклони; 5 – електрофільтри; 6 – промивні вежі; 7 – мокрі електрофільтри; 8 - віддувна вежа; 9 – сушильна вежа; 10 - бризкоуловлювач; 11 - перший моногідратний абсорбер; 12 – теплообмінники; 13 – контактний апарат; 14 – олеумний абсорбер; 15 - другий моногідратний абсорбер; 16 – холодильники; 17 – збірники.

1 – денітраційна вежа; 2, 3 - перша та друга продукційні вежі; 4 - окисна вежа; 5, 6, 7 – абсорбційні вежі; 8 – електрофільтри.

Виробництво сірчаної кислотиіз сульфідів металів (рис. 2) істотно складніше і складається з наступних операцій. Випал FeS 2 роблять у печі киплячого шару на повітряному дутті: 4FeS 2 + 11О 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 кДж. Випалювальний газ із вмістом SO 2 13-14%, що має температуру 900°С, надходить у котел, де охолоджується до 450°С. Очищення від пилу здійснюють у циклоні та електрофільтрі. Далі газ проходить через дві промивні вежі, зрошувані 40% і 10%. сірчаною кислотою. При цьому газ остаточно очищається від пилу, фтору та миш'яку. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислоти, що утворюється в промивних вежах, передбачені два ступені мокрих електрофільтрів. Після осушення в сушильній вежі, перед якою газ розбавляється до вмісту 9% SO 2 його газодувкою подають на першу стадію конверсії (3 шари каталізатора). У теплообмінниках газ підігрівається до 420°З завдяки теплу газу, що надходить із першої стадії конверсії. SO 2 окислений на 92-95% в SO 3 йде на першу стадію абсорбції в олеумний і моногідратний абсорбери, де звільняється від SO 3 . Далі газ із вмістом SO 2 ~ 0,5% надходить на другу стадію конверсії, яка протікає на одному або двох шарах каталізатора. Попередньо газ нагрівається в іншій групі теплообмінників до 420 ° С завдяки теплу газів, що йдуть з другої стадії каталізу. Після відділення SO 3 другої стадії абсорбції газ викидається в атмосферу.

Ступінь перетворення SO 2 SO 3 при контактному способі 99,7%, ступінь абсорбції SO 3 99,97%. Виробництво сірчаної кислотиздійснюють і в одну стадію каталізу, при цьому ступінь перетворення SO 2 SO 3 не перевищує 98,5%. Перед викидом в атмосферу газ очищають від SO 2 (див. ). Продуктивність сучасних установок 1500-3100 т/добу.

Сутність нітрозного методу (рис. 3) полягає в тому, що випалювальний газ після охолодження та очищення від пилу обробляють так званою нітрозою. сірчаною кислотою, В якій розчинені оксиди азоту SO 2 поглинається нітрозою, а потім окислюється: SO 2 + N 2 O 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + NO. Що утворюється NO погано розчинний у нітрозі і виділяється з неї, а потім частково окислюється киснем у газовій фазі до NO 2 . Суміш NO і NO 2 знову поглинається сірчаною кислотоюі т.д. Оксиди азоту не витрачаються у нітрозному процесі та повертаються у виробничий цикл, внаслідок неповного поглинання їх сірчаною кислотоювони частково відносяться газами, що відходять. Переваги нітрозного методу: простота апаратурного оформлення, нижча собівартість (на 10-15% нижче за контактну), можливість 100%-ної переробки SO 2 .

Апаратурне оформлення баштового нітрозного процесу нескладно: SO 2 переробляється в 7-8 футерованих вежах з керамічною насадкою, одна з веж (порожниста) є регульованим окисним об'ємом. Башти мають збірники кислоти, холодильники, насоси, що подають кислоту напірні баки над вежами. Перед двома останніми вежами встановлюється хвостовий вентилятор. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислотислужить електрофільтр. Оксиди азоту, необхідні процесу, отримують з HNO 3 . Для скорочення викиду оксидів азоту в атмосферу та 100%-ної переробки SO 2 між продукційною та абсорбційною зонами встановлюється безнітрозний цикл переробки SO 2 у комбінації з водно-кислотним методом глибокого уловлювання оксидів азоту. Недолік нітрозного методу – низька якість продукції: концентрація сірчаної кислоти 75%, наявність оксидів азоту, Fe та ін домішок.

Для зменшення можливості кристалізації сірчаної кислотипри перевезенні та зберіганні встановлено стандарти на товарні сорти сірчаної кислотиконцентрація яких відповідає найнижчим температурам кристалізації. Зміст сірчаної кислотиу технічних сортах (%): баштова (нітрозна) 75, контактна 92,5-98,0, олеум 104,5, високопроцентний олеум 114,6, акумуляторна 92-94. Сірчану кислотузберігають у сталевих резервуарах обсягом до 5000 м 3 їх загальна ємність на складі розрахована на десятидобовий випуск продукції. Олеум та сірчану кислотуперевозять у сталевих залізничних цистернах. Концентровану та акумуляторну сірчану кислотуперевозять у цистернах із кислотостійкої сталі. Цистерни для перевезення олеуму покривають теплоізоляцією та перед заливкою олеум підігрівають.

Визначають сірчану кислотуколориметрично та фотометрично, у вигляді суспензії BaSO 4 - фототурбідиметрично, а також кулонометричним методом.

Застосування сірчаної кислоти

Сірчану кислоту застосовують у виробництві мінеральних добрив, як електроліт у свинцевих акумуляторах, для отримання різних мінеральних кислот і солей, хімічних волокон, барвників, димоутворюючих речовин та вибухових речовин, у нафтовій, металообробній, текстильній, шкіряній та ін галузях промисловості. Її використовують у промисловому органічному синтезі в реакціях дегідратації (отримання діетилового ефіру, складних ефірів), гідратації (етанол з етилену), сульфування (і проміжні продукти у виробництві барвників), алкілування (отримання ізооктану, поліетиленгліколю, капролактаму) та капролактаму. сірчаної кислоти- Виробництво мінеральних добрив. На 1 т Р 2 Про 5 фосфорних добрив витрачається 2,2-3,4 т сірчаної кислотиа на 1 т (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 т сірчаної кислоти. Тому сірчанокислотні заводи прагнуть будувати в комплексі із заводами з виробництва мінеральних добрив. Світове виробництво сірчаної кислоти 1987 року досягло 152 млн. тонн.

Сірчана кислотаі олеум - надзвичайно агресивні речовини, що вражають дихальні шляхи, шкіру, слизові оболонки, викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт тощо. ГДК аерозолю сірчаної кислоти в повітрі робочої зони 1,0 мг/м 3 в атмосферному 0,3 мг/м 3 (максимальна разова) і 0,1 мг/м 3 (середньодобова). Вражаюча концентрація парів сірчаної кислоти 0,008 мг/л (експозиція 60 хв), смертельна 0,18 мг/л (60 хв). Клас небезпеки 2. Аерозоль сірчаної кислотиможе утворюватися в атмосфері в результаті викидів хімічних та металургійних виробництв, що містять оксиди S, та випадати у вигляді кислотних дощів.

сірчана кислота, сірчана кислота формула
Сірчана кислота H2SO4 - сильна двоосновна кислота, що відповідає вищому ступеню окислення сірки (+6). За звичайних умов концентрована сірчана кислота – важка масляниста рідина без кольору та запаху, з кислим «мідним» смаком. техніці сірчаної кислотою називають її суміші як із водою, і з сірчаним ангідридом SO3. Якщо молярне відношення SO3: H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - розчин SO3 у сірчаній кислоті (олеум).

• 1 Назва
• 2 Фізичні та фізико-хімічні властивості
  • 2.1 Олеум
• 3 Хімічні властивості
• 4 Застосування
• 5 Токсична дія
• 6 Історичні відомості
• 7 Додаткові відомості
• 8 Одержання сірчаної кислоти
  • 8.1 Перший спосіб
  • 8.2 Другий спосіб
• 9 Стандарти
• 10 Примітки
• 11 Література
• 12 Посилання

Назва

У XVIII-XIX століттях сірку для пороху виготовляли із сірчаного колчедану (пірит) на купоросних заводах. Сірчану кислоту в той час називали «купоросним маслом» (як правило це був кристалогідрат, що за консистенцією нагадує масло), очевидно звідси походження назви її солей (а точніше саме кристалогідратів) - купороси.

Фізичні та фізико-хімічні властивості

Дуже сильна кислота при 18оС pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (К₂ 1,2 10−2); довжини зв'язків у молекулі S=O 0,143 нм, S-OH 0,154 нм, кут HOSOH 104°, OSO 119°; кипить, утворюючи азеотропну суміш (98,3% H2SO4 та 1,7% H2О з температурою кипіння 338,8оС). Сірчана кислота, що відповідає 100% вмісту H2SO4, має склад (%): H2SO4 99,5, HSO4− - 0,18, H3SO4+ - 0,14, H3O+ - 0,09, H2S2O7, - 0,04, HS2O7⁻ - 0,05. Змішується з водою та SO3, у всіх співвідношеннях. водних розчинах сірчана кислота практично повністю дисоціює на H3О+, HSO3+ та 2НSO₄−. Утворює гідрати H2SO4 nH2O, де n = 1, 2, 3, 4 і 6,5.

Олеум

Основна стаття: Олеум

Розчини сірчаного ангідриду SO3 у сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють дві сполуки H2SO4·SO3 та H2SO4·2SO3.

Олеум містить також піросерні кислоти, що виходять за реакціями:

Температура кипіння водних розчинів сірчаної кислоти підвищується зі зростанням її концентрації та досягає максимуму за вмістом 98,3 % H2SO4.

Властивості водних розчинів сірчаної кислоти та олеуму

Зміст % за масою		Щільність при 20 ℃, г/см³	Температура плавлення, ℃	Температура кипіння, ℃
H2SO4	SO3 (вільний)
10	-	1,0661	−5,5	102,0
20	-	1,1394	−19,0	104,4
40	-	1,3028	−65,2	113,9
60	-	1,4983	−25,8	141,8
80	-	1,7272	−3,0	210,2
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

Температура кипіння олеуму зі збільшенням вмісту SO3 знижується. При збільшенні концентрації водних розчинів сірчаної кислоти загальний тиск пари над розчинами знижується і при вмісті 98,3% H2SO4 досягає мінімуму. Зі збільшенням концентрації SO3 в олеумі загальний тиск пари над ним підвищується. Тиск пари над водними розчинами сірчаної кислоти та олеуму можна обчислити за рівнянням:

величини коефіцієнтів А і залежить від концентрації сірчаної кислоти. Пар над водними розчинами сірчаної кислоти складається з суміші водяної пари, H2SO4 і SO3, при цьому склад пари відрізняється від складу рідини при всіх концентраціях сірчаної кислоти, крім відповідної азеотропної суміші.

З підвищенням температури посилюється дисоціація:

Рівняння температурної залежності константи рівноваги:

При нормальному тиску ступінь дисоціації: 10⁻⁵ (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).

Щільність 100% сірчаної кислоти можна визначити за рівнянням:

З підвищенням концентрації розчинів сірчаної кислоти їх теплоємність зменшується і досягає мінімуму для 100% сірчаної кислоти, теплоємність олеуму з підвищенням вмісту SO3 збільшується.

При підвищенні концентрації та зниженні температури теплопровідність λ зменшується:

де С - концентрація сірчаної кислоти, %.

Максимальну в'язкість має олеум H2SO4·SO3, з підвищенням температури знижується. Електричний опір сірчаної кислоти мінімальний при концентрації SO3 і 92% H2SO4 і максимально при концентрації 84 і 99,8% H2SO4. Для олеуму мінімальний ρ при концентрації 10 % SO3. З підвищенням температури сірчаної кислоти збільшується. Діелектрична проникність 100%-ної сірчаної кислоти 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); кріоскопічна стала 6,12, ебуліоскопічна стала 5,33; коефіцієнт дифузії пари сірчаної кислоти у повітрі змінюється залежно від температури; D = 1,67 · 10⁻⁵T3/2 см²/с.

Хімічні властивості

Сірчана кислота в концентрованому вигляді при нагріванні – досить сильний окислювач; окислює HI і частково HBr до вільних галогенів, вуглець до CO2, сірку - до SO2, окислює багато металів (Cu, Hg, виняток - золото та платина). При цьому концентрована сірчана кислота відновлюється до SO2, наприклад:

Найбільш сильними відновниками концентрована сірчана кислота відновлюється до S та H2S. Концентрована сірчана кислота поглинає водяні пари, тому застосовується для сушіння газів, рідин і твердих тіл, наприклад, в ексикаторах. Однак концентрована H2SO4 частково відновлюється воднем, через що не може застосовуватися для його сушіння. Відщеплюючи воду від органічних сполук і залишаючи при цьому чорний вуглець (вугілля), концентрована сірчана кислота призводить до обвуглювання деревини, цукру та інших речовин.

Розведена H2SO4 взаємодіє з усіма металами, що знаходяться в електрохімічному ряду напруг лівіше водню з його виділенням, наприклад:

Окисні властивості для розведеної H2SO4 нехарактерні. Сірчана кислота утворює два ряди солей: середні - сульфати та кислі - гідросульфати, а також ефіри. Відомі пероксомоносерна (або Каро кислота) H2SO5 і пероксодисерна H2S2O8 кислоти.

Сірчана кислота реагує також з основними оксидами, утворюючи сульфат та воду:

На металообробних заводах розчин сірчаної кислоти застосовують для видалення шару оксиду металу з поверхні металевих виробів, що піддаються в процесі сильного нагрівання. Так, оксид заліза видаляється з поверхні листового заліза дією нагрітого розчину сірчаної кислоти:

Якісною реакцією на сірчану кислоту та її розчинні солі є їх взаємодія з розчинними солями барію, при якому утворюється білий осад сульфату барію, нерозчинний у воді та кислотах, наприклад:

Застосування

Сірчану кислоту застосовують:

• у обробці руд, особливо у видобутку рідкісних елементів, зокрема. урану, іридію, цирконію, осмію тощо;
• у виробництві мінеральних добрив;
• як електроліт у свинцевих акумуляторах;
• для отримання різних мінеральних кислот та солей;
• у виробництві хімічних волокон, барвників, димоутворювальних та вибухових речовин;
• у нафтовій, металообробній, текстильній, шкіряній та інших галузях промисловості;
• у харчовій промисловості - зареєстрована як харчова добавка E513(Емульгатор);
• у промисловому органічному синтезі у реакціях:
  • дегідратації (отримання діетилового ефіру, складних ефірів);
  • гідратації (етанол з етилену);
  • сульфування (синтетичні миючі засоби та проміжні продукти у виробництві барвників);
  • алкілування (отримання ізооктану, поліетиленгліколю, капролактаму) та ін.
  • Для відновлення смол у фільтрах з виробництва дистильованої води.

Світове виробництво сірчаної кислоти прибл. 160 млн. тонн на рік. Найбільший споживач сірчаної кислоти – виробництво мінеральних добрив. На P₂O₅ фосфорних добрив витрачається в 2,2-3,4 рази більше за масою сірчаної кислоти, а на (NH₄)₂SO₄ сірчаної кислоти 75% від маси витрачуваного (NH₄)₂SO₄. Тому сірчанокислотні заводи прагнуть будувати в комплексі із заводами з виробництва мінеральних добрив.

Токсична дія

Сірчана кислота та олеум – дуже їдкі речовини. Вони вражають шкіру, слизові оболонки, дихальні шляхи (викликають хімічні опіки). При вдиханні парів цих речовин вони викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт і т. д. (максимальна разова) та 0,1 мг/м³ (середньодобова). Вражаюча концентрація пари сірчаної кислоти 0,008 мг/л (експозиція 60 хв), смертельна 0,18 мг/л (60 хв). Клас небезпеки ІІ. Аерозоль сірчаної кислоти може утворюватися в атмосфері в результаті викидів хімічних та металургійних виробництв, що містять оксиди S, та випадати у вигляді кислотних дощів.

Історичні відомості

Сірчана кислота відома з давніх-давен, зустрічаючись у природі у вільному вигляді, наприклад, у вигляді озер поблизу вулканів. Можливо, перша згадка про кислі гази, що отримуються при прожарюванні галунів або залізного купоросу «зеленого каменю», зустрічається в творах, що приписуються арабському алхіміку Джабір ібн Хайяну.

У IX столітті перський алхімік Ар-Разі, прожарюючи суміш залізного та мідного купоросу (FeSO4 7H2O та CuSO4 5H2O), також отримав розчин сірчаної кислоти. Цей спосіб удосконалив європейський алхімік Альберт Магнус, який жив у XIII столітті.

Схема отримання сірчаної кислоти із залізного купоросу - термічне розкладання сульфату заліза (II) з подальшим охолодженням суміші

Молекула сірчаної кислоти за Дальтоном

1. 2FeSO4+7H2O→Fe2O3+SO2+H2O+O2
2. SO2+H2O+1/2O2 ⇆ H2SO4

У працях алхіміка Валентина (XIII ст) описується спосіб отримання сірчаної кислоти шляхом поглинання водою газу (сірчаний ангідрид), що виділяється при спалюванні суміші порошків сірки та селітри. Згодом цей спосіб ліг в основу т.з. «камерного» способу, що здійснюється в невеликих камерах, фанерованих свинцем, який не розчиняється у сірчаній кислоті. СРСР такий спосіб проіснував аж до 1955 року.

Алхімікам XV в відомий був також спосіб отримання сірчаної кислоти з піриту - сірчаного колчедану, дешевшої та поширенішої сировини, ніж сірка. У такий спосіб отримували сірчану кислоту протягом 300 років, невеликою кількістю у скляних ретортах. Згодом у зв'язку з розвитком каталізу цей метод витіснив камерний спосіб синтезу сірчаної кислоти. нині сірчану кислоту отримують каталітичним окисленням (на V2O5) оксиду сірки (IV) в оксид сірки (VI), і подальшим розчиненням оксиду сірки (VI) у 70% сірчаної кислоти з утворенням олеуму.

У Росії виробництво сірчаної кислоти вперше було організовано 1805 року під Москвою у Звенигородському повіті. 1913 року Росія з виробництва сірчаної кислоти займала 13 у світі.

додаткові відомості

Найдрібніші крапельки сірчаної кислоти можуть утворюватися в середніх та верхніх шарах атмосфери в результаті реакції водяної пари та вулканічного попелу, що містить велику кількість сірки. Зависла, що вийшла, через високий альбедо хмар сірчаної кислоти, ускладнює доступ сонячних променів до поверхні планети. Тому (а також внаслідок великої кількості найдрібніших частинок вулканічного попелу у верхніх шарах атмосфери, що також ускладнюють доступ сонячного світла до планети) після особливо сильних вивержень вулканічних можуть відбутися значні зміни клімату. Наприклад, в результаті виверження вулкана Ксудач (п-ів Камчатка, 1907) підвищена концентрація пилу в атмосфері трималася близько 2 років, а характерні сріблясті хмари сірчаної кислоти спостерігалися навіть у Парижі. Вибух вулкана Пінатубо в 1991 році, що відправив в атмосферу 3 107 тонн сірки, призвів до того, що 1992 і 1993 були значно холодніше, ніж 1991 і 1994 .

Одержання сірчаної кислоти

Основна стаття: Виробництво сірчаної кислоти

Перший спосіб

Другий спосіб

У тих рідкісних випадках, коли сірководень (H2S) витісняє сульфат (SO4-) із солі (з металами Cu, Ag, Pb, Hg) побічним продуктом є сірчана кислота

Сульфіди цих металів мають високу міцність, а також відмінне чорне забарвлення.

Стандарти

• Кислота сірчана технічна ГОСТ 2184-77
• Кислота сірчана акумуляторна. Технічні умови ГОСТ 667-73
• Сірчана кислота особливої ​​чистоти. Технічні умови ГОСТ 1422-78
• Реактиви. Кислота сірчана. Технічні умови ГОСТ 4204-77

Примітки

1. Ушакова Н. Н., Фігурновський Н. А. Василь Михайлович Севергін: (1765-1826) / Ред. І. І. Шафрановський. М: Наука, 1981. C. 59.
2. 1 2 3 Ходаков Ю.В., Епштейн Д.А., Глоріоз П.А. § 91. Хімічні властивості сірчаної кислоти// Неорганічна хімія: Підручник для 7-8 класів середньої школи. - 18-те вид. - М: Просвітництво, 1987. - С. 209-211. – 240 с. - 1630000 прим.
3. Ходаков Ю.В., Епштейн Д.А., Глоріоз П.А. § 92. Якісна реакція на сірчану кислоту та її солі // Неорганічна хімія: Підручник для 7-8 класів середньої школи. - 18-те вид. - М: Просвітництво, 1987. - С. 212. - 240 с. - 1630000 прим.
4. обличчя худруку балету Великого театру Сергію Філіну пліснули сірчаною кислотою
5. Епштейн, 1979, с. 40
6. Епштейн, 1979, с. 41
7. див. статтю «Вулкани та клімат» (рус.)
8. Російський архіпелаг - Чи винне людство у глобальній зміні клімату? (рус.)

Література

• Довідник сірчанокислотника, під ред. Малина, 2 видавництва, М., 1971
• Епштейн Д. А. Загальна хімічна розробка. - М: Хімія, 1979. - 312 с.

Посилання

• Стаття "Сірчана кислота" (Хімічна енциклопедія)
• Щільність та значення pH сірчаної кислоти при t=20 °C

Сульфати

Алюм (KAl(SO4)2 12H2O) Амоній сульфату алюмінію ((NH4)Al(SO4)2) Амоній-залізо сульфат (NH4Fe(SO4)2) Амоній-залізо(II) сульфат (22) Амоній-залізо(III) сульфат (NH4Fe(SO4)2) Амоній-церій(IV) сульфат ((NH4)4Ce(SO4)4) Гептагідрат сульфату магнію (MgSO4) Гідросульфат амонію ((NH4)HSO4) Гідросульфат калію (KHSO4) Гідросульфат натрію (Na (K2S2O7) Дисульфат натрію (Na2S2O7) Заліза(III) основний сульфат ((OH)2) Квасці Купорос Оксид-сульфат титану (TiOSO4) Олеум (H2SO4 xSO3) Піросерна кислота (H2S2O7) (H2SO2) Ac2(SO4)3) Сульфат алюмінію (Al2(SO4)3) Сульфат алюмонатрію (NaAl(SO4)2) Сульфат амонію ((NH4)2SO4) Сульфат барію (BaSO4) Сульфат берилію (BeSO4) Сульфат ванадію III) (V2(SO4)3) Сульфат вісмуту (Bi2(SO4)3) Сульфат гідроксиамонію ((NH3OH)2SO4) Сульфат заліза(II) (FeSO4) Сульфат заліза(III) (Fe2(SO4)3) Сульфат індія(III) ) (In2(SO4)3) Сульфат іридію(III) (Ir2(SO4)3) Сульфат кадмію (CdSO4) Сульфат калію ( K2SO4) Сульфат кальцію (CaSO4) Сульфат кобальту(II) (CoSO4) Сульфат кобальту(III) (Co2(SO4)3) Сульфат літію (Li2SO4) Сульфат магнію (MgSO4) Сульфат марганцю(II) (MnSO4) Сульфат марга (Mn2(SO4)3) Сульфат міді(I) (Cu2SO4) Сульфат міді(II) (CuSO4) Сульфат натрію (Na2SO4) Сульфат нікелю(II) (NiSO4) Сульфат олова(II) (SnSO4) Сульфат празеодиму (Pr2 )3) Сульфат ртуті(I) (Hg2SO4) Сульфат ртуті(II) (HgSO4) Сульфат свинцю(II) (PbSO4) Сульфат срібла (Ag2SO4) Сульфат стронцію (SrSO4) Сульфат сурми (Sb2(I4) ) (Tl2SO4) Сульфат талію(III) (Tl2(SO4)3) Сульфат тетрааммінмеді(II) (Cu(NH3)4SO4) Сульфат титану(III) (Ti2(SO4)3) Сульфат титану(IV) (Ti(SO4) 2) Сульфат урану (U(SO4)2) Сульфат уранілу (UO2SO4) Сульфат хрому(III) (Cr2(SO4)3) Сульфат хрому(III)-калію (KCr(SO4)2) Сульфат цезію (Cs2SO4) Сульфат церію( IV) (Ce(SO4)2) Сульфат цинку (ZnSO4) Сульфат цирконію (Zr(SO4)2)

сірчана кислота, сірчана кислота вікіпедія, сірчана кислота гідроліз, сірчана кислота її вплив 1, сірчана кислота клас небезпеки, сірчана кислота купити в Україні, сірчана кислота застосування, сірчана кислота роз'їдає, сірчана кислота з водою, сірчана кислота формула

Сірчана кислота Інформація Про

Кожна людина на уроках хімії вивчала кислоти. Вона з них називається сірчаною кислотою та позначається НSO 4 . Про те, які властивості сірчаної кислоти, розповість наша стаття.

Фізичні властивості сірчаної кислоти

Чиста сірчана кислота або моногідрат - безбарвна масляниста рідина, яка застигає в кристалічну масу при температурі +10°С. Сірчана кислота, призначена для реакцій, містить 95% H 2 SO 4 має щільність 1,84г/см 3 . 1 літр такої кислоти важить 2 кг. Твердіє кислота при температурі -20°С. Теплоті плавлення 10,5 кДж/моль за нормальної температури 10,37°С.

Властивості концентрованої сірчаної кислоти різноманітні. Наприклад, при розчиненні цієї кислоти у воді буде виділено велику кількість теплоти (19ккал/моль) внаслідок утворення гідратів. Ці гідрати можна виділити з розчину за низьких температур у твердому вигляді.

Сірчана кислота – це один із найголовніших продуктів у хімічній промисловості. Вона призначена для виробництва мінеральних добрив (сульфат амонію, суперфосфат), різноманітних солей та кислот, миючих та лікарських засобів, штучних волокон, барвників, вибухових речовин. Також сірчана кислота має застосування в металургії (наприклад розкладання уранових руд), для очищення нафтопродуктів, для осушення газів і так далі.

Хімічні властивості сірчаної кислоти

Хімічні властивості сірчаної кислоти такі:

1. Взаємодія з металами:
   • розведена кислота розчиняє тільки ті метали, які стоять ліворуч від водню в ряді напруг, наприклад H 2 +1 SO 4 + Zn 0 = H 2 O + Zn +2 SO 4 ;
   • окисні властивості сірчаної кислоти великі. При взаємодії з різними металами (крім Pt, Au) вона може відновлюватися до H 2 S -2 , S +4 O 2 або S 0 наприклад:
   • 2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;
   • 5H 2 +6 SO 4 +8Na 0 = H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;
2. Концентрована кислота H 2 S +6 O 4 також реагує (при нагріванні) з деякими неметалами, перетворюючись при цьому на сполуки сірки з нижчим ступенем окислення, наприклад:
   • 2H 2 S +6 O 4 + З 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;
3. З основними оксидами:
   • H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O;
4. З гідроксидами:
   • Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
   • 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;
5. Взаємодія із солями при обмінних реакціях:
   • H 2 SO 4 + BaCl 2 = 2HCl + BaSO 4;

Освіта BaSO 4 (білого осаду, нерозчинного в кислотах) використовується для визначення цієї кислоти та розчинних сульфатів.

Моногідрат – це іонізуючий розчинник, що має кислотний характер. У ньому дуже добре розчиняти сульфати багатьох металів, наприклад:

• 2H 2 SO 4 + HNO 3 = NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -;
• HClO 4 + H 2 SO 4 = ClO 4 - + H 3 SO 4 + .

Концентрована кислота - це досить сильний окислювач, особливо при нагріванні, наприклад, 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O.

Діючи як окислювач, сірчана кислота, зазвичай, відновлюється до SO 2 . Але вона може бути відновлена ​​і до S і навіть до H 2 S, наприклад, H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S.

Моногідрат майже не може проводити електричний струм. І, навпаки, водні розчини кислоти – це добрі провідники. Сірчана кислота сильно поглинає вологу, тому її використовують для осушування різних газів. Як осушувач, сірчана кислота діє доти, доки над її розчином тиск водяної пари менший, ніж її тиск у газі, який осушують.

Якщо закип'ятити розведений розчин сірчаної кислоти, з нього забереться вода, при цьому температура кипіння підвищуватиметься до 337°С, наприклад, коли починають переганяти сірчану кислоту в концентрації 98,3%. І навпаки, з більш концентрованих розчинів випаровується зайвий сірчаний ангідрид. Пар киплячої при температурі 337°С кислоти частково розкладено SO 3 і H 2 O, які при охолодженні знову будуть з'єднані. Висока температура кипіння цієї кислоти підходить для використання її у виділенні легколетких кислот із їх солей при нагріванні.

Запобіжні заходи при роботі з кислотою

При поводженні із сірчаною кислотою необхідно бути гранично обережними. При попаданні цієї кислоти на шкіру шкіра стає білою, потім бурою і з'являється почервоніння. Навколишні тканини при цьому розпухають. При попаданні цієї кислоти на будь-яку ділянку тіла її необхідно швидко змити водою, а обпалене місце змастити розчином соди.

Тепер Ви знаєте, що сірчана кислота, властивості якої добре вивчені, просто незамінна для різноманітного виробництва та видобутку копалин.

Сірчана кислота (H₂SO₄) – це одна з найсильніших двоосновних кислот.

Якщо говорити про фізичні властивості, то сірчана кислота виглядає як прозора густувата масляниста рідина без запаху. Залежно від концентрації, сірчана кислота має безліч різних властивостей та сфер застосування:

• обробка металів;
• обробка руд;
• виробництво мінеральних добрив;
• хімічний синтез.

Історія відкриття сірчаної кислоти

Контактна сірчана кислота має концентрацію від 92 до 94 відсотків:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂;

H₂O + SO₃ = H₂SO₄.

Фізичні та фізико-хімічні властивості сірчаної кислоти

H₂SO₄ змішується з водою та SO₃ у всіх співвідношеннях.

У водних розчинах Н₂SO₄ утворює гідрати типу Н₂SO₄·nH₂O

Температура кипіння сірчаної кислоти залежить від рівня концентрації розчину і досягає максимуму при концентрації більше 98 відсотків.

Їдке з'єднання олеумявляє собою розчин SO₃ у сірчаній кислоті.

У разі підвищення концентрації триоксиду сірки в олеумі температура кипіння знижується.

Хімічні властивості сірчаної кислоти

При нагріванні концентрована сірчана кислота є найсильнішим окислювачем, який здатний окислювати багато металів. Виняток становлять лише деякі метали:

• золото (Au);
• платина (Pt);
• іридій (Ir);
• родій (Rh);
• тантал (Та).

Окислюючи метали, концентрована сірчана кислота може відновлюватися до H₂S, S та SO₂.

Активний метал:

8Al + 15H₂SO₄(конц.) → 4Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O + 3H₂S

Метал середньої активності:

2Cr + 4 H₂SO₄(конц.)→ Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O + S

Малоактивний метал:

2Bi + 6H₂SO₄(конц.) → Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

З холодною концентрованою сірчаною кислотою залізо не реагують, оскільки покриваються оксидною плівкою. Цей процес називається пасивація.

Реакція сірчаної кислоти та H₂O

При змішуванні H₂SO₄ з водою відбувається екзотермічний процес: виділяється така велика кількість тепла, що розчин може навіть закипіти. Проводячи хімічні досліди, потрібно завжди потроху додавати сірчану кислоту у воду, а чи не навпаки.

Сірчана кислота є сильною речовиною, що дегідрує. Концентрована сірчана кислота витісняє воду з різних сполук. Її часто використовують як осушувач.

Реакція сірчаної кислоти та цукру

Жадібність сірчаної кислоти до води можна продемонструвати в класичному досвіді - змішуванні концентрованої H₂SO₄ і , який є органічною сполукою (вуглеводом). Щоб витягати воду з речовини, сірчана кислота руйнує молекули.

Для проведення досліду в цукор додають кілька крапель води та перемішують. Потім обережно вливають сірчану кислоту. Через короткий проміжок часу можна спостерігати бурхливу реакцію з утворенням вугілля та виділенням сірчистого та .

Сірчана кислота та кубик цукру:

Пам'ятайте, що працювати із сірчаною кислотою дуже небезпечно. Сірчана кислота – їдка речовина, яка моментально залишає сильні опіки на шкірі.

ви знайдете безпечні експерименти із цукром, які можна проводити вдома.

Реакція сірчаної кислоти та цинку

Ця реакція досить популярна і є одним із найпоширеніших лабораторних методів отримання водню. Якщо до розбавленої сірчаної кислоти додати гранули цинку, метал розчинятиметься з виділенням газу:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂.

Розведена сірчана кислота реагує з металами, які в ряду активності стоять лівіше водню:

Ме + H₂SO₄(розб.) → сіль + H₂

Реакція сірчаної кислоти з іонами барію

Якісною реакцією на її солі є реакція з іонами барію. Вона широко поширена у кількісному аналізі, зокрема гравіметрії:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl₂

Увага! Не намагайтеся повторити ці досліди самостійно!