Kyselina sírová. Vzorec, vlastnosti, výroba a aplikace

Kyselina sírová má historický název: vitriolický olej. Studie kyseliny začala v dávných dobách, ve svých spisech, je popsáno: řecký lékař Dioscorides, římský přírodovědec Plinius starší, islámští alchymisté Geber, Razi a Ibn Sina a další. V Sumeru byl seznam vitriolu, který byl klasifikován podle barvy látky. V naší době slovo "vitriol" kombinuje krystalické hydráty divalentních kovových sulfátů.

V 17. století německo-nizozemský chemik Johann Glauber získal kyselinu sírovou spalováním síry dusičnan draselný (KNO3) za přítomnosti vodní páry. V roce 1736 použil Joshua Ward (lékárník z Londýna) tuto metodu ve výrobě. Tato doba může být považována za výchozí bod, kdy byla ve velké míře vyráběna kyselina sírová. Jeho vzorec (H2SO4), jak se běžně věří, byl založen švédským chemikem Berzelius (1779-1848), později mutem.

Berzelius pomocí písmena (označené chemických prvků) a dolní digitálních kódů (označeno číslem v molekule, atomy daného typu), zjistili, že v jedné molekule, obsahuje 1 atom síry (S), dva atomy vodíku (H) a 4 atom kyslíku (O ). Od té doby se kvalitativní a kvantitativní složení molekuly stalo známé, to znamená, že kyselina sírová je popsána v jazyce chemie.

Strukturní vzorec, graficky zobrazující vzájemné uspořádání atomů v molekule a chemických vazeb mezi nimi (jsou obvykle označován čarami), uvádí, že v centru molekuly je atom síry, který je vázán dvojnou vazbou na dva atomy kyslíku. S dalšími dvěma atomy kyslíku, ke kterým je připojen atom vodíku, je stejný atom síry spojen jednoduchými vazbami.

Vlastnosti

Kyselina sírová je lehce nažloutlá nebo bezbarvá, viskózní kapalina rozpustná ve vodě při jakékoliv koncentraci. Je to silný minerál kyseliny. Kyselina Je vysoce korozivní pro kovy (koncentrovaných interaguje s železem bez zahřívání, a to pasivuje) kameny, zvířecích tkání nebo jiných materiálů. Je charakterizován vysokou hygroskopicitou a výraznými vlastnostmi silného oxidačního činidla. Při teplotě 10,4 ° C se kyselina ztuhne. Při zahřátí na 300 ° C ztrácí téměř 99% kyseliny anhydrid kyseliny sírové (SO3).

Jeho vlastnosti se mění v závislosti na koncentraci jeho vodného roztoku. Tam jsou obecně přijímaná jména pro kyselé roztoky. Zředěná kyselina se považuje za až 10%. Dobíjecí - od 29 do 32%. Při koncentraci nižší než 75% (jak je stanoveno v GOST 2184) se nazývá věž. Je-li koncentrace 98%, pak bude již koncentrovaná kyselina sírová. Vzorec (chemický nebo strukturální) ve všech případech zůstává nezměněn.

Když se kyselina sírová rozpustí v koncentrovaném anhydridu kyseliny sírové, vytvoří se oleum nebo dýmavá kyselina sírová, její vzorec může být napsán následovně: H2S2O7. Čistá kyselina (H2S2O7) je pevná látka s teplotou tání 36 ° C. Hydrační reakce kyseliny sírové jsou charakterizovány uvolněním tepla ve velkém množství.

Zředěná kyselina reaguje s kovy, při nichž reaguje, vykazuje vlastnosti silného oxidačního činidla. Současně se obnoví kyselina sírová, vzorec vytvořených látek obsahující redukovaný (až +4, 0 nebo -2) atom síry může být: SO2, S nebo H2S.

Reakuje s nekovy, například uhlíkem nebo sírou:

2 H2SO4 + C → 2S02 + CO2 + 2 H20

2 H2SO4 + S → 3S02 + 2 H2O

Reaguje s chloridem sodným:

H2SO4 + NaCl → NaHS04 + HCl

Je charakterizován reakcí elektrofilní substituce atomu vodíku připojeného k benzenovému kruhu aromatické sloučeniny ke skupině -S03H.

Příjem

V roce 1831 byl patentován kontaktní způsob získání H2SO4, který je nyní hlavní. Dnes je většina kyseliny sírové vyráběna touto metodou. Jako surovina se používá sulfidová ruda (častěji železa pyrites FeS2), který je vypalován ve speciálních pecích, zatímco se vytváří kalcinační plyn. Vzhledem k tomu, že teplota plynu je 900 ° C, je ochlazena kyselinou sírovou o koncentraci 70%. Plyn v cyklonu a elektrostatického filtru se očistí od prachu v pracích věžích s kyselinou koncentraci 40 a 10% z katalytických jedů (As2O5 a fluoru), mokré elektrostatické odlučovače kyselé aerosolu. Dále se kalcinovaný plyn obsahující 9% oxidu siřičitého (SO2) vysuší a přivádí do kontaktního zařízení. Při průchodu třemi vrstvami vanadového katalyzátoru se SO2 oxiduje na S03. K rozpuštění vzniklého anhydridu kyseliny sírové se používá koncentrovaná kyselina sírová. Vzorec pro roztok anhydridu kyseliny sírové (SO3) v bezvodé kyselině sírové je H2S2O7. V této formě se oleum v ocelových nádržích dopravuje ke spotřebiteli, kde se zředí na požadovanou koncentraci.

Aplikace

Díky svým rozdílným chemickým vlastnostem má H2SO4 širokou škálu aplikací. Při výrobě samotné kyseliny, jako elektrolytu v olověných kyselinových bateriích, pro výrobu různých čisticích prostředků je také důležitým činidlem v chemickém průmyslu. Používá se také při výrobě: alkoholů, plastů, barviv, kaučuku, éteru, lepidel, výbušniny, mýdlo a detergenty, farmaceutické výrobky, buničina a papír, ropné produkty.