Сярна киселина. Формула, свойства, производство и приложение

Сярна киселина има историческо наименование: витрилово масло. Проучването на киселина започва в древни времена, в произведенията му, той е описан: гръцкият лекар Диоскорид, римският естественик Плиний Стари, ислямските алхимици Геверовият, Рази и Ибн Сина и др. В "Шумер" имаше списък на витрило, които бяха класифицирани според цвета на веществото. В наше време думата "витриол" съчетава кристални хидрати на двувалентни метални сулфати.

През 17-и век немско-холандският химик Йохан Глаубер получава сярна киселина, като изгаря сярата калиев нитрат (KNO3) в присъствието на водна пара. През 1736 г. Джошуа Уорд (фармацевт от Лондон) използва този метод в производството. Този път може да се счита за отправна точка, когато сярна киселина вече се произвежда в голям мащаб. Неговата формула (H2SO4), както обикновено се смята, е установена от шведския химик Берзилий (1779-1848), по-късно без звук.

Берцелиус използване буквени знаци (определени химични елементи) и по-ниски цифрови кодове (означено с цифрата в молекулата, атоми на дадения тип) са установили, че в една молекула съдържа един серен атом (S), два водородни атома (Н) и 4 кислороден атом (О ). От този момент стана известен качественият и количествен състав на молекулата, т.е. сярна киселина е описан на езика на химията.

Структурната формула, графично показва взаимното разположение на атоми в молекулата и химическите връзки между тях (те обикновено са отбелязани с линии) информира, че в центъра на молекулата е серен атом, който е двойно свързан с два кислородни атома. С другите два кислородни атома, към всеки от които е свързан водороден атом, един и същ серен атом е свързан чрез единични връзки.

свойства

Сярна киселина е леко жълтеникава или безцветна вискозна течност, разтворима във вода при всяка концентрация. Това е силен минерал киселина. киселина е силно агресивен към металите (концентриран не взаимодейства с желязото без нагряване и го пасивира), скали, животински тъкани или други материали. Характеризира се с висока хигроскопичност и изразени свойства на силен окислител. При 10.4 ° С киселината се втвърдява. Когато се нагрява до 300 ° С, почти 99% от киселината губи сярен анхидрид (S03).

Неговите свойства варират в зависимост от концентрацията на водния разтвор. Има общоприети имена за киселинни разтвори. Разредената киселина се счита за до 10%. Акумулаторна батерия - от 29 до 32%. При концентрация, по-малка от 75% (както е установено в GOST 2184), то се нарича кула. Ако концентрацията е 98%, тогава вече ще е концентрирана сярна киселина. Формулата (химична или структурна) във всички случаи остава непроменена.

Когато сярна киселина се разтваря в концентриран сярен анхидрид, се образува олеум или димяща сярна киселина, нейната формула може да бъде написана както следва: H2S2O7. Чистата киселина (H2S2O7) е твърдо вещество с точка на топене 36 ° С. Реакциите на хидратация на сярна киселина се характеризират с отделяне на топлина в големи количества.

Разредената киселина реагира с металите, реагиращи с нея, проявява свойствата на силен окислител. В същото време се възстановява сярна киселина, формулата на образуваните вещества, съдържащи редуцирания (до +4, 0 или -2) серен атом, може да бъде: S02, S или H2S.

Реактира с неметали, например въглерод или сяра:

2 H2SO4 + C → 2SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S -> 3S02 + 2 Н20

Реагира с натриев хлорид:

H2S04 + NaCl -> NaHS04 + НС1

Той се характеризира с реакция на електрофилно заместване на водороден атом, свързан към бензеновия пръстен на ароматно съединение към групата -S03H.

приемане

През 1831 г. методът за контакт за получаване на H2SO4 е патентован, който сега е основният. Днес по-голямата част от сярна киселина се произвежда с този метод. Сулфидната руда се използва като суровина (по-често железни пирити FeS2), който се изгаря в специални пещи, докато се образува калциниращ газ. Тъй като температурата на газа е 900 ° С, тя се охлажда със сярна киселина с концентрация 70%. Газът в циклона и електростатичния утаител се почиства от прах в перални кули с киселина концентрация 40 и 10% от катализаторни отрови (As2O5 и флуор), мокри електростатични филтри на киселина аерозол. Освен това, калциниран газ, съдържащ 9% серен диоксид (SO2), се суши и се подава в контактно устройство. Преминавайки през 3 слоя ванадиев катализатор, SO2 се окислява до S03. За да се разтвори сериумният анхидрид, се използва концентрирана сярна киселина. Формулата за разтвора на сярен анхидрид (SO3) в безводна сярна киселина е H2S2O7. В тази форма олеумът в стоманените резервоари се транспортира до потребителя, където се разрежда до желаната концентрация.

приложение

Поради различните си химични свойства, H2SO4 има широка гама от приложения. При производството на самата киселина, като електролит в оловно-киселинни батерии, за производството на различни почистващи препарати, също е важен реактив в химическата промишленост. Използва се и в производството на: алкохоли, пластмаси, бои, гума, етер, лепила, взривни вещества, сапун и препарати, фармацевтични продукти, целулоза и хартия, петролни продукти.