Sumpor trioksid je obično bezbojna tečnost. Može postojati i kao led, vlaknasti kristali ili plin. Kada je sumpor trioksid izložen vazduhu, počinje da se oslobađa beli dim. Sastavni je element takve reaktivne tvari kao što je koncentrirana sumporna kiselina. To je bistra, bezbojna, uljasta i vrlo korozivna tečnost. Koristi se u proizvodnji đubriva, eksploziva, drugih kiselina, naftnoj industriji i olovnih akumulatora u automobilima.
Koncentrirana sumporna kiselina: svojstva
Sumporna kiselina Dobro se otapa u vodi, korozivan je za metale i tkanine i ugljeni drvo i većinu drugih organskih tvari pri kontaktu. Dugotrajno izlaganje niskim koncentracijama ili kratkotrajno izlaganje visokim koncentracijama može rezultirati štetnim zdravstvenim efektima od udisanja.
Koncentrirana sumporna kiselina se koristi za proizvodnju gnojiva i drugih kemikalija, u preradi nafte, u proizvodnji željeza i čelika i za mnoge druge svrhe. Budući da ima dovoljno visoku tačku ključanja, može se koristiti za oslobađanje više hlapljivih kiselina iz njihovih soli. Koncentrirana sumporna kiselina ima jako higroskopno svojstvo. Ponekad se koristi kao sredstvo za sušenje za dehidraciju (uklanjanje vode hemijska metoda) mnogih jedinjenja, kao što su ugljeni hidrati.
Reakcije sumporne kiseline
Koncentrirana sumporna kiselina na neobičan način reagira na šećer, ostavljajući za sobom krhku spužvastu crnu masu ugljika. Slična reakcija se opaža kada se izloži koži, celulozi i drugim biljnim i životinjskim vlaknima. Kada se koncentrirana kiselina pomiješa s vodom, oslobađa se velika količina topline, dovoljna da odmah proključa. Za razrjeđivanje, treba ga polako dodavati u hladnu vodu uz stalno miješanje kako bi se ograničilo nakupljanje topline. Sumporna kiselina reaguje sa tečnošću, formirajući hidrate sa izraženim svojstvima.
fizičke karakteristike
Tečnost bez boje i mirisa u razblaženom rastvoru ima kiselkast ukus. Sumporna kiselina je izuzetno agresivna kada je izložena koži i svim tkivima tijela, izazivajući teške opekotine pri direktnom kontaktu. U svom čistom obliku, H 2 SO4 nije provodnik električne energije, ali se dodatkom vode situacija mijenja u suprotnom smjeru.
Neke karakteristike su da je molekulska težina 98,08. Tačka ključanja je 327 stepeni Celzijusa, tačka topljenja je -2 stepena Celzijusa. Sumporna kiselina je jaka mineralna kiselina i jedan od glavnih proizvoda hemijske industrije zbog široke komercijalne upotrebe. Nastaje prirodno oksidacijom sulfidnih materijala kao što je željezo sulfid.
Hemijska svojstva sumporne kiseline (H 2 SO4) se manifestuju u različitim hemijskim reakcijama:
- U interakciji s alkalijama nastaju dvije serije soli, uključujući sulfate.
- Reaguje sa karbonatima i hidrokarbonatima dajući soli i ugljen-dioksid(CO 2).
- Različito utiče na metale, zavisno od temperature i stepena razblaženja. Hladno i razblaženo daje vodonik, vruće i koncentrisano daje emisije SO 2.
- Pri ključanju otopina H 2 SO4 (koncentrovana sumporna kiselina) se razlaže na sumpor trioksid (SO 3) i vodu (H 2 O). Hemijska svojstva također uključuju ulogu jakog oksidacijskog sredstva.
opasnost od požara
Sumporna kiselina je vrlo reaktivna za paljenje finih zapaljivih materijala pri kontaktu. Kada se zagrije, počinju se oslobađati vrlo otrovni plinovi. Eksplozivan je i nekompatibilan sa velikim brojem supstanci. Na povišenim temperaturama i pritiscima prilično agresivan hemijske promene i deformacije. Može burno reagirati s vodom i drugim tekućinama, uzrokujući prskanje.
opasnost po zdravlje
Sumporna kiselina nagriza sva tkiva u tijelu. Udisanje para može uzrokovati ozbiljna oštećenja pluća. Oštećenje sluzokože očiju može dovesti do potpunog gubitka vida. Dodir s kožom može uzrokovati tešku nekrozu. Čak i nekoliko kapi može biti fatalno ako kiselina dođe do dušnika. Hronična izloženost može uzrokovati traheobronhitis, stomatitis, konjuktivitis, gastritis. Mogu se pojaviti želučane perforacije i peritonitis, praćeni cirkulatornim kolapsom. Sumporna kiselina je vrlo kaustična supstanca s kojom se mora rukovati izuzetno pažljivo. Znakovi i simptomi nakon izlaganja mogu biti ozbiljni i uključuju slinjenje, intenzivnu žeđ, otežano gutanje, bol, šok i opekotine. Povraćanje je obično boje mlevene kafe. Akutno izlaganje udisanjem može dovesti do kihanja, promuklosti, gušenja, laringitisa, dispneje, iritacije respiratornog trakta i bol u grudima. Mogu se javiti i krvarenje iz nosa i desni, plućni edem, hronični bronhitis i upala pluća. Izlaganje koži može dovesti do teških bolnih opekotina i dermatitisa.
Prva pomoć
- Premjestiti žrtve na svjež zrak. Osoblje hitne pomoći treba da izbegava izlaganje sumpornoj kiselini dok to radi.
- Procijenite vitalne znakove, uključujući puls i brzinu disanja. Ako se puls ne otkrije, izvršite reanimaciju, ovisno o dodatnim zadobijenim ozljedama. Ako je disanje prisutno i otežano, pružite respiratornu podršku.
- Skinite zaprljanu odjeću što je prije moguće.
- U slučaju kontakta s očima, ispirati toplom vodom najmanje 15 minuta; kožu isprati vodom i sapunom.
- Prilikom udisanja otrovnih isparenja, ispirati usta sa puno vode, piti i samo izazivati povraćanje je zabranjeno.
- Povrijeđenog prevesti u medicinsku ustanovu.
Čista 100% sumporna kiselina (monohidrat) je bezbojna uljasta tečnost koja se stvrdnjava u kristalnu masu na +10 °C. Reaktivna sumporna kiselina obično ima gustinu od 1,84 g/cm 3 i sadrži oko 95% H 2 SO 4 . Stvrdnjava se samo ispod -20 °C.
Tačka topljenja monohidrata je 10,37 °C sa toplinom fuzije od 10,5 kJ/mol. U normalnim uslovima, to je veoma viskozna tečnost sa veoma visokom dielektričnom konstantom (e = 100 na 25 °C). Beznačajna sopstvena elektrolitička disocijacija monohidrata teče paralelno u dva pravca: [N 3 SO 4 + ]·[NSO 4 - ] = 2 10 -4 i [N 3 O + ]·[NS 2 O 7 - ] = 4 10 - 5 . Njegov molekularno-jonski sastav može se približno okarakterizirati sljedećim podacima (u %):
|
Kada se dodaju čak i male količine vode, disocijacija postaje dominantna prema šemi:
H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -
Hemijska svojstva.
H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina.
H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-
Prva faza (za srednje koncentracije) dovodi do 100% disocijacije:
K 2 \u003d ( ) / \u003d 1,2 10 -2
1) Interakcija sa metalima:
a) razrijeđena sumporna kiselina otapa samo metale koji su u nizu napona lijevo od vodonika:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) --> Zn +2 SO 4 + H 2 O
b) koncentrirani H 2 +6 SO 4 - jak oksidant; pri interakciji s metalima (osim Au, Pt), može se svesti na S +4 O 2, S 0 ili H 2 S -2 (Fe, Al, Cr također ne reagiraju bez zagrijavanja - pasiviziraju se):
2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
2) koncentrirani H 2 S +6 O 4 reaguje kada se zagreva sa neki nemetali zbog svojih jakih oksidacijskih svojstava, pretvarajući se u jedinjenja sumpora nižeg oksidacijskog stanja, (na primjer, S + 4 O 2):
S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (konc) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O
S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (konc) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O
2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (konc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
3) sa osnovnim oksidima:
CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O
CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O
4) sa hidroksidima:
H 2 SO 4 + 2 NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H + + OH - --> H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O
2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
5) reakcije razmjene sa solima:
BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4
Formiranje bijelog taloga BaSO 4 (nerastvorljivog u kiselinama) koristi se za identifikaciju sumporne kiseline i rastvorljivih sulfata.
Monohidrat (čista, 100% sumporna kiselina) je jonizujući rastvarač kiselog karaktera. U njemu se dobro otapaju sulfati mnogih metala (pretvarajući se u bisulfate), dok se soli drugih kiselina otapaju, po pravilu, samo ako se mogu solvolizirati (sa konverzijom u bisulfate). Dušična kiselina se u monohidratu ponaša kao slaba baza
HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 -
perhlorna - kao vrlo slaba kiselina
H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -
Fluorsulfonska i hlorosulfonska kiselina su nešto jače (HSO 3 F> HSO 3 Cl> HClO 4). Monohidrat dobro otapa mnoge organske supstance koje sadrže atome sa nepodijeljenim elektronskim parovima (sposobnim da vežu proton). Neki od njih se zatim mogu izolovati nazad nepromijenjeni jednostavnim razrjeđivanjem otopine s vodom. Monohidrat ima visoku krioskopsku konstantu (6,12°) i ponekad se koristi kao medij za određivanje molekulske težine.
Koncentrovani H 2 SO 4 je prilično jak oksidant, posebno kada se zagreje (obično se redukuje na SO 2). Na primjer, oksidira HI i djelimično HBr (ali ne HCl) u slobodne halogene. Takođe oksidira mnoge metale - Cu, Hg, itd. (dok su zlato i platina stabilni u odnosu na H 2 SO 4). Dakle, interakcija sa bakrom ide prema jednadžbi:
Cu + 2 H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O
Djelujući kao oksidacijski agens, sumporna kiselina se obično reducira u SO 2 . Međutim, može se reducirati na S, pa čak i na H 2 S najjačim redukcijskim agensima.Koncentrirana sumporna kiselina reagira sa vodonik sulfidom prema jednadžbi:
H 2 SO 4 + H 2 S \u003d 2H 2 O + SO 2 + S
Treba napomenuti da je i ona djelimično restaurirana gas vodonika i stoga se ne može koristiti za sušenje.
Rice. 13. Električna provodljivost rastvora sumporne kiseline.
Otapanje koncentrovane sumporne kiseline u vodi je praćeno značajnim oslobađanjem toplote (i nekim smanjenjem ukupne zapremine sistema). Monohidrat gotovo ne provodi struju. Nasuprot tome, vodeni rastvori sumporne kiseline su dobri provodnici. Kao što se vidi na sl. 13, otprilike 30% kiseline ima maksimalnu električnu provodljivost. Minimum krivulje odgovara hidratu sastava H 2 SO 4 ·H 2 O.
Oslobađanje toplote pri rastvaranju monohidrata u vodi iznosi (u zavisnosti od konačne koncentracije rastvora) do 84 kJ/mol H 2 SO 4 . Naprotiv, miješanjem 66% sumporne kiseline, prethodno ohlađene na 0°C, sa snijegom (1:1 po težini), može se postići smanjenje temperature do -37°C.
Promena gustine vodenih rastvora H 2 SO 4 sa njegovom koncentracijom (tež.%) je data u nastavku:
|
|
Kao što se vidi iz ovih podataka, određivanje gustine koncentracije sumporne kiseline iznad 90 tež. % postaje prilično neprecizan.
Pritisak vodene pare nad rastvorima H 2 SO 4 različitih koncentracija pri različitim temperaturama prikazan je na sl. 15. Sumporna kiselina može djelovati kao sredstvo za sušenje samo sve dok je pritisak vodene pare nad njenim rastvorom manji od parcijalnog pritiska u gasu koji se suši.
Rice. 15. Pritisak vodene pare.
Rice. 16. Tačke ključanja nad rastvorima H 2 SO 4 . H 2 SO 4 rastvori.
Kada se prokuha razrijeđena otopina sumporne kiseline, iz nje se oddestiluje voda, a tačka ključanja se podiže do 337°C, kada 98,3% H 2 SO 4 počinje destilirati (slika 16). Naprotiv, višak sumpornog anhidrida ispari iz koncentriranijih otopina. Para sumporne kiseline koja ključa na 337 °C djelimično se disocira na H 2 O i SO 3, koji se hlađenjem rekombinuju. Visoka tačka ključanja sumporne kiseline omogućava joj da se koristi za izolaciju hlapljivih kiselina iz njihovih soli (na primjer, HCl iz NaCl) kada se zagrijava.
Potvrda.
Monohidrat se može dobiti kristalizacijom koncentrovane sumporne kiseline na -10°C.
Proizvodnja sumporne kiseline.
1. faza. Peć za pirit.
4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q
Proces je heterogen:
1) pirit za mljevenje željeza (pirit)
2) metoda "fluidiziranog sloja".
3) 800°S; uklanjanje viška toplote
4) povećanje koncentracije kiseonika u vazduhu
2. faza.Nakon čišćenja, sušenja i izmjene topline, sumpor dioksid ulazi u kontaktni aparat, gdje se oksidira u sumporni anhidrid (450 ° C - 500 ° C; katalizator V 2 O 5):
2SO2 + O2<-->2SO3
3. faza. Apsorpcioni toranj:
nSO 3 + H 2 SO 4 (konc) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)
Voda se ne može koristiti zbog stvaranja magle. Nanesite keramičke mlaznice i princip protivtoka.
Aplikacija.
Zapamtite! Sumporna kiselina se mora sipati u vodu u malim obrocima, a ne obrnuto. Inače, nasilno hemijska reakcijašto može dovesti do teških opekotina.
Sumporna kiselina je jedan od glavnih proizvoda hemijske industrije. Odlazi u proizvodnju mineralnih đubriva (superfosfat, amonijum sulfat), raznih kiselina i soli, lekova i deterdženata, boja, veštačkih vlakana, eksploziva. Koristi se u metalurgiji (razgradnja ruda, na primjer, uranijuma), za pročišćavanje naftnih derivata, kao desikant itd.
Praktično je važna činjenica da veoma jaka (iznad 75%) sumporna kiselina ne deluje na gvožđe. To vam omogućava da ga skladištite i transportujete u čeličnim rezervoarima. Naprotiv, razrijeđeni H 2 SO 4 lako rastvara željezo uz oslobađanje vodonika. Oksidirajuća svojstva uopće nisu tipična za njega.
Jaka sumporna kiselina snažno upija vlagu i stoga se često koristi za sušenje plinova. Od mnogih organskih supstanci koje sadrže vodik i kisik oduzima vodu koja se često koristi u tehnici. Sa ovim (kao i oksidirajuća svojstva jak H 2 SO 4) povezan je sa njegovim destruktivnim dejstvom na biljna i životinjska tkiva. Sumpornu kiselinu koja slučajno dospije na kožu ili haljinu tokom rada odmah isprati s puno vode, zatim navlažiti zahvaćeno područje razrijeđenim rastvorom amonijaka i ponovo isprati vodom.
Molekuli čiste sumporne kiseline.
Fig.1. Dijagram vodoničnih veza u kristalu H 2 SO 4.
Molekuli koji formiraju kristal monohidrata, (HO) 2 SO 2, povezani su jedni s drugima prilično jakim (25 kJ/mol) vodoničnim vezama, kao što je shematski prikazano na Sl. 1. Sama molekula (HO) 2 SO 2 ima strukturu iskrivljenog tetraedra s atomom sumpora blizu centra i karakteriziraju je sljedeći parametri: (d (S-OH) = 154 pm, PHO-S-OH \u003d 104 °, d (S \u003d O) \u003d 143 pm, ROSO \u003d 119 °. U HOSO 3 - ion, d (S-OH) \u003d 161 i d (SO) \u003d 145 pm i kada se ide na SO 4 jon, 2-tetraedar dobija ispravan oblik i parametri se usklađuju.
Hidrati sumporne kiseline.
Za sumpornu kiselinu poznato je nekoliko kristalnih hidrata, čiji je sastav prikazan na sl. 14. Od njih, najsiromašnija vodom je oksonijumova so: H 3 O + HSO 4 -. Pošto je sistem koji se razmatra veoma sklon prehlađenju, temperature smrzavanja koje se u njemu stvarno primećuju su mnogo niže od tačaka topljenja.
Rice. 14. Tačke topljenja u sistemu H 2 O·H 2 SO 4 .
Kiselina sa metalom je specifična za ove klase jedinjenja. U svom toku, vodikov proton se obnavlja i, u sprezi sa kiselim anjonom, zamjenjuje se metalnim kationom. Ovo je primjer reakcije stvaranja soli, iako postoji nekoliko vrsta interakcija koje ne slijede ovaj princip. Oni se odvijaju kao redoks i nisu praćeni evolucijom vodonika.
Principi reakcija kiselina sa metalima
Sve reakcije s metalom dovode do stvaranja soli. Jedini izuzetak je, možda, reakcija plemenitog metala s aqua regia, mješavinom klorovodične kiseline, a svaka druga interakcija kiselina s metalima dovodi do stvaranja soli. Ako kiselina nije ni koncentrirana sumporna ni dušična, tada se molekularni vodonik odvaja kao proizvod.
Ali kada koncentrirana sumporna kiselina reagira, interakcija s metalima se odvija prema principu redoks procesa. Zbog toga su eksperimentalno izdvojene dvije vrste interakcija tipičnih metala i jakih anorganskih kiselina:
- interakcija metala s razrijeđenim kiselinama;
- interakcija sa koncentrovanom kiselinom.
Reakcije prvog tipa se odvijaju s bilo kojom kiselinom. Jedini izuzetak je koncentrirana i dušična kiselina bilo koje koncentracije. Reaguju prema drugoj vrsti i dovode do stvaranja soli i produkata redukcije sumpora i dušika.
Tipične interakcije kiselina sa metalima
Metali koji se nalaze lijevo od vodonika u standardnom elektrohemijskom nizu reaguju s drugim kiselinama različitih koncentracija, osim dušične kiseline, stvarajući sol i oslobađajući molekularni vodonik. Metali koji se nalaze desno od vodonika u nizu elektronegativnosti ne mogu reagovati sa gore navedenim kiselinama i reaguju samo sa azotnom kiselinom, bez obzira na njenu koncentraciju, sa koncentriranom sumpornom kiselinom i sa carskom vodom. Ovo je tipična interakcija kiselina sa metalima.
Reakcije metala sa koncentriranom sumpornom kiselinom
Reakcije s razrijeđenom dušičnom kiselinom
Razrijeđena dušična kiselina reagira s metalima lijevo i desno od vodonika. Tijekom reakcije s aktivnim metalima nastaje amonijak, koji se odmah otapa i stupa u interakciju s nitratnim anjonom, formirajući drugu sol. sa metalima prosečna aktivnost kiselina reaguje oslobađanjem molekularnog azota. U neaktivnom stanju, reakcija se nastavlja oslobađanjem dinitričnog oksida. Najčešće se u jednoj reakciji formira nekoliko produkata redukcije sumpora. Primjeri reakcija su predloženi u grafičkom dodatku ispod.
Reakcije s koncentriranom dušičnom kiselinom
AT ovaj slučaj Azot je takođe oksidaciono sredstvo. Sve reakcije završavaju stvaranjem soli i izolacijom. U grafičkoj aplikaciji su predložene šeme toka redoks reakcija. U ovom slučaju, reakcija s neaktivnim elementima zaslužuje posebnu pažnju. Takva interakcija kiselina sa metalima je nespecifična.
Reaktivnost metala
Metali vrlo lako reagiraju s kiselinama, iako postoji nekoliko inertnih tvari. To su elementi koji imaju visok standard elektrohemijskog potencijala. Postoji niz metala koji su izgrađeni na osnovu ovog indikatora. To se zove niz elektronegativnosti. Ako je metal u njemu lijevo od vodonika, tada je u stanju reagirati s razrijeđenom kiselinom.
Postoji samo jedan izuzetak: željezo i aluminij, zbog stvaranja trovalentnih oksida na njihovoj površini, ne mogu reagirati s kiselinom bez zagrijavanja. Ako se smjesa zagrije, tada u reakciju u početku ulazi oksidni film metala, a zatim se otapa u samoj kiselini. Metali koji se nalaze desno od vodonika u elektrohemijskom nizu aktivnosti ne mogu reagovati neorganska kiselina, uključujući i razrijeđenu divokozu. Postoje dva izuzetka od pravila: ovi metali se otapaju u koncentrovanoj i razrijeđenoj dušičnoj kiselini i carskoj vodici. U potonjem se ne mogu rastvoriti samo rodijum, rutenijum, iridijum i osmijum.
Svaka kiselina je složena tvar, čija molekula sadrži jedan ili više atoma vodika i kiselinski ostatak.
Formula sumporne kiseline je H2SO4. Dakle, sastav molekula sumporne kiseline uključuje dva atoma vodika i kiselinski ostatak SO4.
Sumporna kiselina nastaje kada sumporov oksid reagira s vodom
SO3+H2O -> H2SO4
Čista 100% sumporna kiselina (monohidrat) je teška tečnost, viskozna poput ulja, bez boje i mirisa, kiselog "bakarnog" ukusa. Već na temperaturi od +10 ° C stvrdnjava se i pretvara u kristalnu masu.
Koncentrirana sumporna kiselina sadrži približno 95% H2SO4. I smrzava se na temperaturama ispod -20°C.
Interakcija sa vodom
Sumporna kiselina je vrlo topiva u vodi, miješajući se s njom u bilo kojem omjeru. Time se oslobađa velika količina topline.
Sumporna kiselina može apsorbirati vodenu paru iz zraka. Ovo svojstvo se koristi u industriji za sušenje gasova. Plinovi se suše propuštanjem kroz posebne posude sa sumpornom kiselinom. Naravno, ova metoda se može koristiti samo za one plinove koji s njom ne reagiraju.
Poznato je da kada sumporna kiselina dođe u kontakt sa mnogim organskim materijama, posebno ugljikohidratima, te tvari se ugljenišu. Činjenica je da ugljikohidrati, poput vode, sadrže i vodonik i kisik. Sumporna kiselina im oduzima ove elemente. Ono što ostaje je ugalj.
AT vodeni rastvor Indikatori H2SO4 lakmus i metilnarandža postaju crveni, što ukazuje da je ovaj rastvor kiselkastog ukusa.
Interakcija sa metalima
Kao i svaka druga kiselina, sumporna kiselina je sposobna zamijeniti atome vodika atomima metala u svojoj molekuli. U interakciji je sa gotovo svim metalima.
razrijeđena sumporna kiselina reaguje sa metalima kao normalna kiselina. Kao rezultat reakcije nastaje sol s kiselim ostatkom SO4 i vodikom.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
ALI koncentrovane sumporne kiseline je veoma jak oksidant. On oksidira sve metale, bez obzira na njihov položaj u naponskom nizu. A kada reagira s metalima, sam se reducira u SO2. Vodik se ne oslobađa.
Su + 2 H2SO4 (konc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (konc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Ali zlato, željezo, aluminij, metali platinske grupe ne oksidiraju u sumpornoj kiselini. Zbog toga se sumporna kiselina transportuje u čeličnim rezervoarima.
Soli sumporne kiseline, koje se dobijaju kao rezultat takvih reakcija, nazivaju se sulfati. Bezbojni su i lako kristaliziraju. Neki od njih su vrlo topljivi u vodi. Samo CaSO4 i PbSO4 su slabo rastvorljivi. BaSO4 je skoro nerastvorljiv u vodi.
Interakcija sa bazama
Reakcija kiseline sa bazom naziva se reakcija neutralizacije. Kao rezultat reakcije neutralizacije sumporne kiseline nastaje sol koja sadrži kiseli ostatak SO4 i vodu H2O.
Primjeri reakcija neutralizacije sumporne kiseline:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Sumporna kiselina ulazi u reakciju neutralizacije sa rastvorljivim i nerastvorljivim bazama.
Budući da se u molekuli sumporne kiseline nalaze dva atoma vodika, a za neutralizaciju su potrebne dvije baze, ona spada u dvobazne kiseline.
Interakcija sa bazičnim oksidima
Iz školskog kursa hemije znamo kako se zovu oksidi složene supstance, koji uključuje dva hemijski element, od kojih je jedan kiseonik u -2 oksidacionom stanju. Osnovni oksidi se nazivaju oksidi 1, 2 i nekih 3 valentnih metala. Primjeri osnovnih oksida: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
S bazičnim oksidima sumporna kiselina ulazi u reakciju neutralizacije. Kao rezultat takve reakcije, kao u reakciji s bazama, nastaju sol i voda. Sol sadrži kiselinski ostatak SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Interakcija soli
Sumporna kiselina reagira sa solima slabijih ili hlapljivih kiselina, istiskujući te kiseline iz njih. Kao rezultat ove reakcije nastaje sol s kiselim ostatkom SO4 i kiselina
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Upotreba sumporne kiseline i njenih spojeva
Barijumova kaša BaSO4 je u stanju da odloži rendgenske zrake. Ispunjavajući ga šupljim organima ljudskog tijela, radiolozi ih pregledavaju.
U medicini i građevinarstvu se široko koristi prirodni gips CaSO4 * 2H2O, kalcijum sulfat hidrat. Glauberova so Na2SO4*10H2O koristi se u medicini i veterini, u hemijskoj industriji - za proizvodnju sode i stakla. Bakar sulfat CuSO4 * 5H2O poznat je vrtlarima i agronomima koji ga koriste za suzbijanje štetočina i biljnih bolesti.
Sumporna kiselina ima široku primenu u raznim industrijama: hemijskoj, metaloprerađivačkoj, naftnoj, tekstilnoj, kožnoj i dr.
S razrijeđenim kiselinama, koje pokazuju oksidirajuća svojstva zbogjoni vodonika(razrijeđeni sumporni, fosforni, sumporni, svi anoksični i organske kiseline i sl.)
metali reaguju:
nalazi u nizu napona na vodonik(ovi metali su u stanju da istisnu vodonik iz kiseline);
nastaju sa ovim kiselinama rastvorljive soli(zaštitna sol se ne stvara na površini ovih metala)
film).
Kao rezultat reakcije, rastvorljive soli i ističu se vodonik:
2A1 + 6HCI \u003d 2A1C1 3 + ZN 2
M g + H 2 SO 4 \u003d M gS O 4 + H 2
razb.
OD u + H 2 SO 4 →
X
(jer C u stoji iza H 2)
razb.
Pb + H 2 SO 4 →
X
(jer Pb SO 4 nerastvorljivo u vodi)
razb.
Neke kiseline su oksidanti zbog elementa koji formira kiselinski ostatak, uključujući koncentriranu sumpornu kiselinu, kao i dušičnu kiselinu bilo koje koncentracije. Takve kiseline se nazivaju oksidirajuće kiseline.
Oksidirajuća svojstva kiselih ostataka su mnogo jača od vodonika H, stoga dušična i koncentrirana sumporna kiselina stupaju u interakciju sa gotovo svim metalima koji se nalaze u naponskom nizu i prije i poslije vodika, osim zlata i platina. Kako oksidirajuća sredstva u ovim slučajevima nisu kiseli ostaci (zbog atoma sumpora i dušika u najvišim oksidacijskim stanjima), a ne vodik H, onda u interakciji dušične i koncentrovane sumporne kiseline With metali ne oslobađaju vodonik. Metal pod dejstvom ovih kiselina se oksidira u karakteristično (stabilno) oksidaciono stanje i formira so, a proizvod redukcije kiseline zavisi od aktivnosti metala i stepena razblaženja kiseline
Interakcija sumporne kiseline sa metalima
Razrijeđena i koncentrirana sumporna kiselina se ponašaju različito. Razrijeđena sumporna kiselina ponaša se kao obična kiselina. Aktivni metali u naponskom nizu lijevo od vodonika
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Au
istiskuju vodonik iz razrijeđene sumporne kiseline. Mjehuriće vodonika vidimo kada se u epruvetu s cinkom doda razrijeđena sumporna kiselina.
H 2 SO 4 + Zn \u003d Zn SO 4 + H 2
Bakar je u nizu napona nakon vodonika - dakle, razrijeđena sumporna kiselina ne djeluje na bakar. A u koncentrovanoj sumpornoj kiselini, cink i bakar se ponašaju na ovaj način...
Cink, kao aktivni metal, možda formu sa koncentrisanim sumporna kiselina, sumpor-dioksid, elementarni sumpor, pa čak i vodonik sulfid.
2H 2 SO 4 + Zn \u003d SO 2 + ZnSO 4 + 2H 2 O
Bakar je manje aktivan metal. U interakciji s koncentriranom sumpornom kiselinom, ona je reducira u sumpor dioksid.
2H 2 SO 4 konc. + Cu \u003d SO 2 + CuSO 4 + 2H 2 O
U epruvetama sa koncentrirano Sumporna kiselina oslobađa sumpor dioksid.
Treba imati na umu da dijagrami pokazuju proizvode čiji je sadržaj najveći među mogućim proizvodima redukcije kiseline.
Na osnovu gore navedenih šema sastavit ćemo jednadžbe za specifične reakcije - interakciju bakra i magnezija s koncentriranom sumpornom kiselinom:
0 +6
+2 +4
OD u + 2H 2 SO 4 \u003d C uSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
konc.
0 +6 +2 -2
4M g + 5H 2 SO 4 \u003d 4M gSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
konc.
Neki metali ( Fe. AI, Cr) ne stupaju u interakciju sa koncentrovanim sumporom i azotne kiseline na normalnoj temperaturi, kako to biva pasivizacija metal. Ovaj fenomen je povezan sa stvaranjem tankog, ali vrlo gustog oksidnog filma na površini metala, koji štiti metal. Zbog toga se dušična i koncentrirana sumporna kiselina transportuju u željeznim kontejnerima.
Ako metal ispoljava promjenjivo oksidacijsko stanje, tada s kiselinama koje su oksidirajuća sredstva zbog H+ iona formira soli u kojima je njegovo oksidacijsko stanje niže od stabilnog, a s oksidirajućim kiselinama soli u kojima je njegovo oksidacijsko stanje stabilnije:
0 +2
F e + H 2 SO 4 \u003d F e SO 4 + H 2
0 razb. + 3
F e + H 2 SO 4 \u003d F e 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2 + 6H 2 O
konc
I.I. Novoshinsky
N.S.Novoshinskaya
