Использование серной кислоты

Серная кислота, также называемая сероводородом, представляет собой химическое вещество с формулой H.₂ЮЗ₄, широко используемый в промышленности и имеющий высокую экспериментальную ценность. Это один из Более сильные кислоты, будучи дипротовой кислотой когда в растворе.

История серной кислоты

Первые алхимики знали серную кислоту H₂ЮЗ_4. Он был приготовлен путем нагревания природных сульфатов при высокой температуре и растворения триоксида серы SO₃ таким образом сформированный.

В 15 веке Базилио Валентин получил его, перегоняя сульфат железа с песком. Общее название сульфата железа (FeSO).₄* 7H₂Или это было «Железный купорос», и полученный из него маслянистый продукт назывался «Купорос масло», имя, которое все еще используется.

Первое успешное получение серной кислоты в промышленных масштабах было осуществлено в 1740 году Уордом в Англии. Сера и нитрат калия (нитро) сжигались в контейнере, подвешенном в большом стеклянном шаре, частично заполненном водой. Затем стеклянные камеры были заменены свинцовыми, и в 1793 году выяснилось, что диоксид серы был окисляется в ходе процесса под действием оксидов азота, образовавшихся из нитратов. работник.

Постепенно в метод были внесены изменения, направленные на снижение стоимости производства и улучшения качества продукции, и в начале XIX века мануфактура стала продолжать. Процедура, называемая «Метод свинцовой камеры», продолжает использоваться сегодня.

Физические свойства серной кислоты

Чистый сульфат водорода бесцветная маслянистая жидкость, плотность 1,84 г / см³ при 15 ° С. Он замерзает при 10,5 ° C, давая бесцветное кристаллическое твердое вещество. При нагревании он выделяет пары, так как разлагается на воду и триоксид серы, но пары содержат более высокую мольную долю триоксида, чем вода.

Следовательно, в составе жидкости уменьшается H₂ЮЗ₄ и температура повышается до тех пор, пока не образуется смесь с постоянной температурой кипения, которая закипает при 338 ° C. Кислота с постоянной температурой кипения содержит 98,33% H₂ЮЗ_4.

Характеристики и химические свойства серной кислоты

Теплота растворения

Серная кислота смешивается с водой во всех пропорциях. Однако приготовление разбавленной серной кислоты необходимо проводить с осторожностью, так как при смешивании Концентрированный с водой, выделяет значительное количество тепла, что составляет 17750 калорий при растворении. один моль H₂ЮЗ₄ в воде.

По этой причине концентрированную кислоту всегда нужно добавлять в воду небольшими порциями, непрерывно помешивая, чтобы вся вода, а не малая ее часть, поглощала выделяемое тепло; в противном случае этого будет достаточно, чтобы превратить воду в пар и распространить концентрированную горячую кислоту во всех направлениях.

Нестабильность

При нагревании сероводород H₂ЮЗ₄ диссоциирует на триоксид серы и воду:

ЧАС₂ЮЗ₄ -> ТАК₃ + H₂ИЛИ ЖЕ

При температуре кипения 338 ° C диссоциирует на 30%; при 420 ° C диссоциация почти завершена. Когда его раскалывают докрасна, например, капая на раскаленное железо, он полностью разлагается на воду, диоксид серы и кислород.

Обезвоживающее действие

Серная кислота H₂ЮЗ₄энергично сочетается с водой, давая ряд гидратов, наиболее известным из которых является моногидрат H₂ЮЗ₄* H₂ИЛИ ЖЕ. Эта реакция с водой настолько выражена, что серная кислота не только удаляет воду из материалов, которые ее содержат, но и с Он также часто удаляет водород и кислород из соединений, особенно если они содержат эти элементы в той же пропорции, что и в смеси. вода, H₂ИЛИ ЖЕ.

Таким образом, бумага и дерево, состоящие по большей части из целлюлозы, (C₆ЧАС₁₀ИЛИ ЖЕ₅) x и сахар (C₁₂ЧАС₂₂ИЛИ ЖЕ₁₁), они обуглены в присутствии концентрированной серной кислоты, выпускаемый уголь:

C₁₂ЧАС₂₂ИЛИ ЖЕ₁₁ -> 12C + 11H₂ИЛИ ЖЕ

Это обезвоживающее действие серной кислоты используется для осушения газов (которые с ней не вступают в реакцию) и для удаления воды во многих химических реакциях, таких как нитрование, при производстве красителей и взрывчатых веществ.

Окислительное действие

Горячая концентрированная серная кислота является окислителем. Активно участвует в РЕДОКС-реакциях, повышая степень окисления чувствительного элемента.

Примеры использования серной кислоты

Серная кислота H₂ЮЗ₄ он используется в больших количествах во многих отраслях промышленности. Во время войны военная промышленность потребляет его намного выше текущего, тогда как другие отрасли мирного характера сокращают его ниже нормы.

1.- Удобрения: Серная кислота H₂ЮЗ₄ используется для производства сульфата аммония (NH₄)₂ЮЗ₄ и суперфосфаты.

2.- Нефтепереработка: Серная кислота H₂ЮЗ₄ Применяется для удаления примесей из различных нефтепродуктов, таких как бензин, керосин (масло для освещения), растворители и т. Д.; в противном случае примеси обесцвечивают продукты, вызывают восковые отложения в жидком топливе и смазочных материалах и неприятные запахи в других.

3.- Химическое производство: Серная кислота H₂ЮЗ₄ Он используется для производства других кислот, таких как соляная и азотная, а также сульфатов металлов. Он также используется в производстве карбоната натрия Na.₂CO₃ и эфиры.

4.- Производство красителей и лекарств: Серная кислота H используется₂ЮЗ₄ для получения продуктов, полученных из каменноугольной смолы, таких как красители, лекарства и дезинфицирующие средства.

5.- Удаление стали: Поверхность стали очищают от ржавчины, погружая ее в ванну с серной кислотой, а затем покрывают эмалью, оловом или цинком.

6.- Металлургия: Некоторые металлы получают электролизом растворов их сульфатов. Другие очищают электролизом, используя нечистый металл в качестве анода и серную кислоту в качестве электролита, в то время как чистый металл осаждается на катоде.

7.- Краски и пигменты: Многие из пигментов, используемых в красках, представляют собой сульфаты.

8.- Различные приложения: Серная кислота используется в производстве тканей, пластмасс, взрывчатых веществ, аккумуляторов и других изделий.

9.- В качестве дегидратора: В реакциях органического синтеза концентрированная серная кислота используется для удаления или ассимиляции молекул воды, чтобы они не реинтегрировались в процесс.

10.- В качестве окислителя: В химических реакциях серная кислота также используется для изменения степени окисления участвующего элемента, от реагентов до продуктов.