U gradu Revda iskočilo je 15 vagona sa sumpornom kiselinom. Teret je pripadao Sredneuralskoj topionici bakra.

Incident se dogodio na željezničkim prugama odjeljenja 2013. godine. Kiselina se izlila na površinu od 1.000 kvadratnih kilometara.

Ovo ukazuje na obim potrebe industrijalaca za reagensom. U srednjem vijeku, na primjer, bilo je potrebno samo desetine litara sumporne kiseline godišnje.

U 21. veku svetska proizvodnja supstance godišnje iznosi desetine miliona tona. O razvoju hemijske industrije zemalja sudi se po obimu proizvodnje i upotrebe. Dakle, reagens je vrijedan pažnje. Počnimo sa svojstvima materije.

svojstva sumporne kiseline

Spolja 100 posto sumporna kiselina- uljasta tečnost. Bezbojan je i težak, karakterizira ga ekstremna higroskopnost.

To znači da supstanca apsorbuje vodenu paru iz atmosfere. U tom slučaju kiselina oslobađa toplinu.

Stoga se u koncentrirani oblik tvari dodaje voda u malim dozama. Sipajte puno i brzo, prskanje kiseline će letjeti.

S obzirom na njegovu sposobnost da korodira materiju, uključujući živo tkivo, situacija je opasna.

koncentrovane sumporne kiseline naziva se otopina u kojoj je reagensa više od 40%. Ovo je u stanju da se rastvori,.

Rastvor sumporne kiseline do 40% - nije koncentriran, hemijski se manifestuje drugačije. Dovoljno brzo se može dodati voda.

Paladij c se neće rastvoriti, ali će se raspasti , i . Ali sva tri metala nisu podložna koncentratu kiseline.

Ako pogledate sumporna kiselina u rastvoru reaguje sa aktivni metali izdržavanje vodonika.

Zasićene supstance takođe stupaju u interakciju sa neaktivnim. Izuzetak su plemeniti metali. Zašto koncentrat ne "dodiruje" gvožđe, bakar?

Razlog je njihova pasivizacija. Ovo je naziv za proces premazivanja metala zaštitnim filmom od oksida.

Ona je ta koja sprečava otapanje površina, međutim, samo u normalnim uslovima. Kada se zagrije, reakcija je moguća.

Razrijeđena sumporna kiselina više kao voda nego ulje. Koncentrat se razlikuje ne samo po duktilnosti i gustoći, već i po dimu koji izlazi iz tvari u zraku.

Nažalost, u Mrtvom jezeru na Siciliji, sadržaj kiseline je manji od 40%. Po izgledu rezervoara ne možete reći da je opasan.

Međutim, sa dna curi opasan reagens koji se formira u stijenama zemljine kore. Sirovina može poslužiti npr.

Ovaj mineral se još naziva i sumpor. U kontaktu sa vazduhom i vodom razlaže se na 2- i 3-valentno gvožđe.

Drugi proizvod reakcije je sumporna kiselina. Formula heroine, odnosno: - H 2 SO 3. Nema specifične boje ili mirisa.

Spustivši, iz neznanja, ruku u vode Sicilijanskog jezera smrti na nekoliko minuta, ljudi gube.

S obzirom na korozivnu sposobnost rezervoara, lokalni kriminalci su se obavezali da u njega bacaju leševe. Nekoliko dana, a organske materije nema ni traga.

Često je produkt reakcije sumporne kiseline sa organskom materijom. Reagens odvaja vodu od organskih tvari. To ostavlja ugljenik.

Kao rezultat, gorivo se može dobiti od "sirovog" drveta. Ljudsko tkivo nije izuzetak. Ali, ovo je zaplet za horor film.

Kvalitet goriva dobivenog iz prerađene organske tvari je nizak. Kiselina u reakciji je oksidaciono sredstvo, iako može biti i redukciono sredstvo.

U potonjoj ulozi, tvar djeluje, na primjer, u interakciji s halogenima. Ovo su elementi 17. grupe periodnog sistema.

Sve ove supstance same po sebi nisu jaka redukciona sredstva. Ako se kiselina nađe s njima, ona djeluje samo kao oksidant.

Primjer: - reakcija sa vodonik sulfidom. A koje reakcije daju samu sumpornu kiselinu, kako se ona kopa i proizvodi?

Iskopavanje sumporne kiseline

U prošlim stoljećima, reagens se vadio ne samo iz željezne rude zvane pirit, već i iz željeznog sulfata, kao i stipse.

Pod potonjem konceptom, kristalni hidrati sulfata su skriveni, dvostruki.

U principu, svi navedeni minerali su sirovine koje sadrže sumpor, pa se mogu koristiti za proizvodnja sumporne kiseline iu modernim vremenima.

Mineralna baza je drugačija, ali je rezultat njene obrade isti - sumporni anhidrit formule SO 2. Nastaje reakcijom s kisikom. Ispostavilo se da morate spaliti bazu.

Nastali anhidrit se apsorbira u vodi. Formula reakcije je sljedeća: SO 2 + 1 / 2O 2 + H 2) -àH 2 SO 4. Kao što vidite, kiseonik je uključen u proces.

U normalnim uslovima, sumpor dioksid sporo reaguje sa njim. Stoga industrijalci oksidiraju sirovine na katalizatorima.

Metoda se zove kontakt. Postoji i azotni pristup. Ovo je oksidacija oksidima.

Prvi spomen reagensa i njegove proizvodnje sadrži rad koji datira iz 940. godine.

Ovo su bilješke jednog od perzijskih alhemičara po imenu Abubeker al-Razi. Međutim, Jafar al-Sufi je također govorio o kiselim plinovima dobivenim kalciniranjem stipse.

Ovaj arapski alhemičar živio je još u 8. vijeku. Međutim, sudeći po evidenciji, on nije dobio čistu sumpornu kiselinu.

Upotreba sumporne kiseline

Više od 40% kiseline odlazi na proizvodnju mineralnih đubriva. U toku superfosfat, amonijum sulfat, amofos.

Sve su to složene prihrane na koje se oslanjaju farmeri i veliki proizvođači.

Monohidrat se dodaje u đubriva. Čista je, 100% kiselina. Kristalizira već na 10 stepeni Celzijusa.

Ako koristite rješenje, uzmite 65 posto. Ovo se, na primjer, dodaje superfosfatu dobivenom iz minerala.

Za proizvodnju samo jedne tone đubriva potrebno je 600 kilograma kiselog koncentrata.

Oko 30% sumporne kiseline troši se na prečišćavanje ugljikovodika. Reagens poboljšava kvalitetu ulja za podmazivanje, kerozina, parafina.

Uz njih su mineralna ulja i masti. Takođe se čiste koncentratom sumpora.

Sposobnost reagensa da rastvara metale koristi se u preradi ruda. Njihova razgradnja je isplativa kao i sama kiselina.

Bez rastvaranja gvožđa, ne otapa ono koje ga sadrži. To znači da možete koristiti opremu iz njega, i to ne skupu.

Pogodan, takođe, jeftin, takođe napravljen na bazi feruma. Što se tiče otopljenih metala iskopanih sumpornom kiselinom, možete dobiti,

Sposobnost kiseline da apsorbuje vodu iz atmosfere čini je odličnim sredstvom za sušenje.

Ako je vazduh izložen 95% rastvoru, zaostala vlaga će biti samo 0,003 miligrama vodene pare po litru osušenog gasa. Metoda se koristi u laboratorijama i industrijskoj proizvodnji.

Vrijedi napomenuti ulogu ne samo čiste tvari, već i njenih spojeva. Dobro dođu, uglavnom u medicini.

Barijumska kaša, na primjer, odlaže x-zrake. Doktori pune šuplje organe supstancom, olakšavajući pregled radiologa. Formula barijumske kaše: - BaSO 4.

Prirodno, inače, sadrži i sumpornu kiselinu, potrebno je i liječnicima, ali već prilikom otklanjanja prijeloma.

Mineral je neophodan i graditeljima koji ga koriste kao vezivo, materijal za pričvršćivanje, kao i za dekorativne završne obrade.

Cijena sumporne kiseline

Cijena na reagens je jedan od razloga njegove popularnosti. Kilogram tehničke sumporne kiseline može se kupiti za samo 7 rubalja.

Toliko za svoje proizvode traže, na primjer, menadžeri jednog od preduzeća u Rostovu na Donu. Sipano u kanistere od 37 kila.

Ovo je standardna veličina kontejnera. Tu su i kanisteri od 35 i 36 kilograma.

Kupite sumpornu kiselinu specijalizirani plan, na primjer, baterijski, je malo skuplji.

Za kanister od 36 kilograma traže, u pravilu, od 2000 rubalja. Ovdje je, inače, još jedno područje upotrebe reagensa.

Nije tajna da je kiselina razrijeđena destilovanom vodom elektrolit. Potreban je ne samo za obične baterije, već i za mašinske baterije.

Oni se ispuštaju kako se sumporna kiselina troši, a oslobađa se lakša voda. Gustoća elektrolita se smanjuje, a samim tim i njegova efikasnost.

Kiseline su hemijska jedinjenja, koji se sastoji od atoma vodika i kiselih ostataka, na primjer, SO4, SO3, PO4, itd. Oni su neorganski i organski. Prvi uključuju hlorovodoničnu, fosfornu, sulfidnu, azotnu, sumpornu kiselinu. Do drugog - sirćetna, palmitinska, mravlja, stearinska itd.

Šta je sumporna kiselina

Ova kiselina se sastoji od dva atoma vodika i kiselinskog ostatka SO4. Ima formulu H2SO4.

Sumporna kiselina ili, kako se još naziva, sulfat, odnosi se na neorganske dvobazne kiseline koje sadrže kisik. Ova tvar se smatra jednom od najagresivnijih i kemijski aktivnih. U većini kemijskih reakcija djeluje kao oksidant. Ova kiselina se može koristiti u koncentrovanom ili razblaženom obliku, u ova dva slučaja ima malo drugačija hemijska svojstva.

Physical Properties

Sumporna kiselina u normalnim uslovima ima tečno stanje, njena tačka ključanja je približno 279,6 stepeni Celzijusa, tačka smrzavanja kada se pretvori u čvrste kristale je oko -10 stepeni za sto procenata i oko -20 za 95 procenata.

Čista 100% sulfatna kiselina je uljasta tečna supstanca bez mirisa i boje, koja ima skoro duplo veću gustinu od vode - 1840 kg/m3.

Hemijska svojstva sulfatne kiseline

Sumporna kiselina reagira s metalima, njihovim oksidima, hidroksidima i solima. Razrijeđen vodom u različitim omjerima, može se ponašati različito, pa pogledajmo pobliže svojstva koncentrirane i slabe otopine sumporne kiseline zasebno.

koncentrovanog rastvora sumporne kiseline

Koncentrovanom otopinom smatra se otopina koja sadrži od 90 posto sulfatne kiseline. Takva otopina sumporne kiseline može reagirati čak i s neaktivnim metalima, kao i s nemetalima, hidroksidima, oksidima, solima. Svojstva takvog rastvora sulfatne kiseline su slična onima koncentrovane nitratne kiseline.

Interakcija sa metalima

Tokom hemijske reakcije koncentrovanog rastvora sulfatne kiseline sa metalima koji se nalaze desno od vodonika u elektrohemijskom nizu napona metala (tj. sa ne najaktivnijim), nastaju sledeće supstance: sulfat metala sa kojim se dolazi do interakcije vode i sumpor-dioksida. Među metale, kao rezultat interakcije sa kojima nastaju navedene supstance, spadaju bakar (kuprum), živa, bizmut, srebro (argentum), platina i zlato (aurum).

Interakcija sa neaktivnim metalima

S metalima koji su lijevo od vodonika u nizu napona, koncentrirana sumporna kiselina se ponaša malo drugačije. Kao rezultat takve kemijske reakcije nastaju sljedeće tvari: sulfat određenog metala, sumporovodik ili čisti sumpor i voda. Metali sa kojima se ovakva reakcija odvija su i gvožđe (ferum), magnezijum, mangan, berilijum, litijum, barijum, kalcijum i svi ostali koji su u nizu napona levo od vodonika, osim aluminijuma, hroma, nikl i titan - s njima koncentrirana sulfatna kiselina ne reagira.

Interakcija sa nemetalima

Ova tvar je jako oksidacijsko sredstvo, stoga je u stanju sudjelovati u redoks kemijskim reakcijama s nemetalima, kao što su, na primjer, ugljik (ugljik) i sumpor. Kao rezultat takvih reakcija, voda se nužno oslobađa. Kada se ova tvar doda ugljiku, također se oslobađaju ugljični dioksid i sumpor dioksid. A ako dodate kiselinu u sumpor, dobijate samo sumpor dioksid i vodu. U takvoj hemijskoj reakciji, sulfatna kiselina igra ulogu oksidacionog sredstva.

Interakcija sa organskim supstancama

Karbonizacija se može razlikovati među reakcijama sumporne kiseline s organskim tvarima. Takav proces nastaje kada se određena supstanca sudari sa papirom, šećerom, vlaknima, drvetom itd. U tom slučaju se u svakom slučaju oslobađa ugljik. Ugljik koji nastaje tokom reakcije može djelomično stupiti u interakciju sa sumpornom kiselinom u višku. Fotografija prikazuje reakciju šećera s otopinom sulfatne kiseline srednje koncentracije.

Reakcije sa solima

Takođe, koncentrovani rastvor H2SO4 reaguje sa suvim solima. U tom slučaju dolazi do standardne reakcije izmjene u kojoj nastaje metalni sulfat koji je bio prisutan u strukturi soli i kiselina sa ostatkom koji je bio u sastavu soli. Međutim, koncentrirana sumporna kiselina ne reagira s otopinama soli.

Interakcija sa drugim supstancama

Također, ova tvar može reagirati s oksidima metala i njihovim hidroksidima, u tim slučajevima dolazi do reakcija izmjene, u prvom se oslobađa metalni sulfat i voda, u drugom - isto.

Hemijska svojstva slabe otopine sulfatne kiseline

Razrijeđena sumporna kiselina reagira s mnogim tvarima i ima ista svojstva kao i sve kiseline. On, za razliku od koncentriranog, stupa u interakciju samo s aktivnim metalima, odnosno onima koji se nalaze lijevo od vodika u nizu napona. U ovom slučaju dolazi do iste reakcije supstitucije, kao iu slučaju bilo koje kiseline. Ovo oslobađa vodonik. Također, takva otopina kiseline stupa u interakciju s otopinama soli, zbog čega dolazi do reakcije izmjene, o kojoj je već bilo riječi, s oksidima - baš kao koncentrirani, s hidroksidima - također istim. Osim običnih sulfata, postoje i hidrosulfati, koji su produkt interakcije hidroksida i sumporne kiseline.

Kako znati da li otopina sadrži sumpornu kiselinu ili sulfate

Da bi se utvrdilo jesu li ove tvari prisutne u otopini, koristi se posebna kvalitativna reakcija za sulfatne ione, koja vam omogućava da saznate. Sastoji se od dodavanja barija ili njegovih spojeva u otopinu. Kao rezultat, može se formirati bijeli talog (barijum sulfat), što ukazuje na prisustvo sulfata ili sumporne kiseline.

Kako se proizvodi sumporna kiselina?

Najčešći način industrijska proizvodnja ove supstance je ekstrakcija iz željeznog pirita. Ovaj proces se odvija u tri faze, od kojih je svaka određena hemijska reakcija. Hajde da ih razmotrimo. Najprije se piritu dodaje kisik, što rezultira stvaranjem ferum-oksida i sumpor-dioksida, koji se koristi za dalje reakcije. Ova interakcija se dešava na visokoj temperaturi. Nakon toga slijedi korak u kojem se dodavanjem kisika u prisustvu katalizatora, a to je vanadijev oksid, dobiva sumpor trioksid. Sada, u posljednjoj fazi, u nastalu tvar se dodaje voda i dobije se sulfatna kiselina. Ovo je najčešći postupak za industrijsku ekstrakciju sulfatne kiseline, najčešće se koristi jer je pirit najpristupačnija sirovina pogodna za sintezu tvari opisane u ovom članku. Sumporna kiselina proizvedena ovim procesom koristi se u raznim poljima industriji - kako u hemijskoj industriji tako iu mnogim drugim, na primjer, u preradi nafte, preradi rude, itd. Takođe, njegova upotreba je često predviđena u tehnologiji proizvodnje mnogih sintetičkih vlakana.

Sumporna kiselina, H2SO4, jaka dvobazna kiselina koja odgovara najvišem oksidacionom stanju sumpora (+6). U normalnim uslovima - teška uljasta tečnost, bez boje i mirisa. U inženjerstvu, sumporna kiselina se naziva mješavina s vodom i sumpornim anhidridom. Ako je molarni odnos SO3:H2O manji od 1, onda je ovo vodeni rastvor sumporne kiseline, ako je veći od 1, to je rastvor SO3 u sumpornoj kiselini.

Prirodna nalazišta prirodnog sumpora su relativno mala. Ukupni sadržaj sumpora u zemljine kore iznosi 0,1%. Sumpor se nalazi u nafti, uglju, zapaljivim i dimnim plinovima. Sumpor se u prirodi najčešće nalazi u obliku spojeva sa cinkom, bakrom i drugim metalima. Treba napomenuti da se udio pirita i sumpora u ukupnom bilansu sumpornokiselinskih sirovina postupno smanjuje, a udio sumpora ekstrahovanog iz različitih otpada postepeno povećava. Mogućnosti dobijanja sumporne kiseline iz otpada su veoma značajne. Upotreba otpadnih gasova obojene metalurgije omogućava dobijanje bez posebnih troškova u sistemima sumporne kiseline za pečenje sirovina koje sadrže sumpor.

Fizička i hemijska svojstva sumporne kiseline

100% H2SO4 (SO3 x H2O) naziva se monohidrat. Smjesa ne puši, u koncentrovanom obliku ne uništava crne metale, dok je jedna od najjačih kiselina;

• tvar ima štetan učinak na biljna i životinjska tkiva, oduzimajući im vodu, zbog čega se ugljenišu.
• kristalizira na 10,45 "C;
• tkip 296,2 "C;
• gustina 1,9203 g/cm3;
• toplotni kapacitet 1,62 J/g.

Sumporna kiselina miješa se sa H2O i SO3 u bilo kojem omjeru, formirajući spojeve:

• H2SO4 x 4 H2O (tmelt - 28,36 "C),
• H2SO4 x 3 H2O (tmelt - 36,31 "C),
• H2SO4 x 2 H2O (tmelt - 39,60 "C),
• H2SO4 x H2O (tmelt - 8,48 "C),
• H2SO4 x SO3 (H2S2O7 - disumporna ili pirosumporna kiselina, mp 35,15 "C) - oleum,
• H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - trisumporna kiselina, mp 1,20 "C).

Kada se vodeni rastvori sumporne kiseline koji sadrže do 70% H2SO4 zagreju i prokuvaju, u parnu fazu se oslobađa samo vodena para. Pare sumporne kiseline se također pojavljuju iznad koncentriranijih otopina. Rastvor 98,3% H2SO4 (azeotropna smjesa) potpuno se destilira pri ključanju (336,5 "C). Sumporna kiselina koja sadrži više od 98,3% H2SO4 oslobađa SO3 paru kada se zagrije.
Koncentrovana sumporna kiselina je jako oksidaciono sredstvo. On oksidira HI i HBr u slobodne halogene. Kada se zagrije, oksidira sve metale osim Au i metala platine (s izuzetkom Pd). Na hladnom, koncentrirana sumporna kiselina pasivira mnoge metale, uključujući Pb, Cr, Ni, čelik, liveno gvožđe. Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa svim metalima (osim Pb) koji prethode vodoniku u nizu napona, na primjer: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Kako jaka kiselina H2SO4 istiskuje više slabe kiseline iz njihovih soli, kao što je borna kiselina iz boraksa:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H2BO3,

a kada se zagrije, istiskuje više hlapljivih kiselina, na primjer:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Sumporna kiselina uklanja hemijski vezanu vodu iz organska jedinjenja koji sadrže hidroksilne grupe - OH. Dehidracija etil alkohol u prisustvu koncentrisane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena ili dietil etera. Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa sumpornom kiselinom također se objašnjava njihovom dehidracijom. Kao dvobazna, sumporna kiselina formira dvije vrste soli: sulfate i hidrosulfate.

Tačka smrzavanja sumporne kiseline:
koncentracija, %	temperatura smrzavanja, "C
74,7	-20
76,4	-20
78,1	-20
79,5	-7,5
80,1	-8,5
81,5	-0,2
83,5	1,6
84,3	8,5
85,7	4,6
87,9	-9
90,4	-20
92,1	-35
95,6	-20

Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline mogu biti: sumpor, sumporni pirit FeS2, izduvni gasovi od oksidativnog prženja sulfidnih ruda Zn, Cu, Pb i drugih metala koji sadrže SO2. U Rusiji se glavna količina sumporne kiseline dobiva iz sumpornih pirita. FeS2 se spaljuje u pećima u kojima je u fluidiziranom sloju. To se postiže brzim upuhvanjem zraka kroz sloj fino mljevenog pirita. Dobivena plinska mješavina sadrži SO2, O2, N2, nečistoće SO3, pare H2O, As2O3, SiO2 i druge, a nosi i dosta pepeljaste prašine od koje se plinovi čiste u elektrofilterima.

Metode za proizvodnju sumporne kiseline

Sumporna kiselina se dobija iz SO2 na dva načina: azotnim (kulastim) i kontaktnim.

azotna metoda

Prerada SO2 u sumpornu kiselinu metodom azota vrši se u proizvodnim tornjevima - cilindričnim rezervoarima (15 m i više) ispunjenim pakovanjem keramičkih prstenova. Odozgo, prema protoku gasa, raspršuje se "nitroza" - razrijeđena sumporna kiselina koja sadrži nitrozil sumpornu kiselinu NOOSO3H, dobijenu reakcijom:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

Oksidacija SO2 azotnim oksidima se dešava u rastvoru nakon njegove apsorpcije nitrozom. Nitroza se hidrolizira vodom:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Sumpor dioksid koji ulazi u tornjeve stvara sumpornu kiselinu s vodom:

SO2 + H2O = H2SO3.

Interakcija HNO2 i H2SO3 dovodi do proizvodnje sumporne kiseline:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O.

Oslobođeni NO se u oksidacionoj kuli pretvara u N2O3 (tačnije, u mešavinu NO + NO2). Odatle gasovi ulaze u apsorpcione tornjeve, gde se sumporna kiselina dovodi u susret odozgo. Formira se nitroza koja se pumpa u proizvodne tornjeve. Time je osiguran kontinuitet proizvodnje i ciklus azotnih oksida. Njihovi neizbježni gubici s izduvnim plinovima nadoknađuju se dodatkom HNO3.

Sumporna kiselina dobivena azotnom metodom ima nedovoljno visoku koncentraciju i sadrži štetne nečistoće (na primjer, As). Njegovu proizvodnju prati ispuštanje dušikovih oksida u atmosferu („lisičji rep“, tako nazvan po boji NO2).

kontaktna metoda

Princip kontaktne metode za proizvodnju sumporne kiseline otkrio je 1831. P. Philips (Velika Britanija). Prvi katalizator bila je platina. Krajem 19. - početkom 20. vijeka. otkriveno je ubrzanje oksidacije SO2 u SO3 vanadij anhidridom V2O5. Istraživanja sovjetskih naučnika A. E. Adadurova, G. K. Boreskova i F. N. Juškeviča odigrala su posebno važnu ulogu u proučavanju djelovanja vanadijskih katalizatora i njihovom odabiru.

Moderna postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline izgrađena su da rade po kontaktnoj metodi. Kao osnova katalizatora koriste se vanadijum oksidi sa dodatkom SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO u različitim omjerima. Sve kontaktne mase vanadijuma pokazuju svoju aktivnost samo na temperaturi ne nižoj od ~420°C. U kontaktnom aparatu gas obično prolazi kroz 4 ili 5 slojeva kontaktne mase.U proizvodnji sumporne kiseline kontaktnom metodom, prženje plin se prethodno pročišćava od nečistoća koje truju katalizator Ostaci prašine se uklanjaju u tornjevima za pranje koji se navodnjavaju sumpornom kiselinom.Iz magle izlazi sumporna kiselina (nastala iz gasna mešavina SO3 i H2O) se oslobađaju u vlažnim elektrofilterima. H2O para se apsorbuje koncentrovanom sumpornom kiselinom u tornjevima za sušenje. Zatim mješavina SO2 sa zrakom prolazi kroz katalizator (kontaktna masa) i oksidira se u SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

U zavisnosti od količine vode koja ulazi u proces, dobija se rastvor sumporne kiseline u vodi ili oleumu.
Oko 80% svjetske H2SO4 se sada proizvodi ovom metodom.

Upotreba sumporne kiseline

Sumporna kiselina se može koristiti za prečišćavanje naftnih derivata od sumpornih, nezasićenih organskih spojeva.

U metalurgiji se sumporna kiselina koristi za uklanjanje kamenca sa žice, kao i limova prije kalajisanja i pocinčavanja (razrijeđen), za kiseljenje raznih metalnih površina prije oblaganja hromom, bakrom, niklom itd. Uz pomoć se razlažu i složene rude. sumporne kiseline (posebno uranijuma).

U organskoj sintezi koncentrovana sumporna kiselina je neophodna komponenta nitrirajućih smeša, kao i sumporizator u proizvodnji mnogih boja i lekovitih supstanci.

Sumporna kiselina se široko koristi za proizvodnju gnojiva, etilnog alkohola, umjetnih vlakana, kaprolaktama, titan dioksida, anilinskih boja i niza drugih kemijskih spojeva.

Istrošena sumporna kiselina (otpad) koristi se u hemijskoj, metalurškoj, drvoprerađivačkoj i drugim industrijama.Akumulatorska sumporna kiselina se koristi u proizvodnji olovno-kiselinskih izvora struje.

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 uđe u mnoge organska materija, posebno ugljikohidrati, ove tvari su ugljenisane. 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.

Fizička svojstva sumporne kiseline:
Teška uljasta tečnost ("vitriol");
gustina 1,84 g/cm3; nehlapljiv, vrlo topljiv u vodi - uz jako zagrijavanje; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, vrlo higroskopan, ima svojstva uklanjanja vode (ugljenje papira, drveta, šećera).

Toplota hidratacije je tolika da smjesa može proključati, prskati i uzrokovati opekotine. Stoga je potrebno dodati kiselinu u vodu, a ne obrnuto, jer kada se voda doda kiselini, lakša voda će biti na površini kiseline, gdje će se koncentrirati sva oslobođena toplina.

Industrijska proizvodnja sumporne kiseline (kontaktna metoda):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleum)

Zdrobljeni pročišćeni vlažni pirit (sumporni pirit) se sipa odozgo u peć za pečenje u " fluidizovani sloj". Odozdo (princip protivtoka) prolazi vazduh obogaćen kiseonikom.
Iz peći izlazi plin iz peći, čiji je sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar) i najsitnije čestice pepela (gvozdeni oksid). Gas se prečišćava od nečistoća čvrstih čestica (u ciklonu i elektrofilteru) i vodene pare (u tornju za sušenje).
U kontaktnom aparatu, sumpor dioksid se oksidira pomoću V 2 O 5 katalizatora (vanadijev pentoksid) kako bi se povećala brzina reakcije. Proces oksidacije jednog oksida u drugi je reverzibilan. Stoga biraju optimalni uslovi tok direktne reakcije visok krvni pritisak(pošto direktna reakcija teče smanjenjem ukupnog volumena) i temperatura nije viša od 500 C (pošto je reakcija egzotermna).

U apsorpcionom tornju, sumpor oksid (VI) se apsorbuje koncentrovanom sumpornom kiselinom.
Apsorpcija vode se ne koristi, jer se sumporov oksid otapa u vodi uz oslobađanje velike količine toplote, pa nastala sumporna kiselina ključa i pretvara se u paru. Kako biste izbjegli stvaranje magle sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Sumporov oksid se vrlo dobro rastvara u takvoj kiselini, formirajući oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Hemijska svojstva sumporne kiseline:

H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina, jedna od najjačih mineralnih kiselina, zbog visokog polariteta, H - O veza se lako prekida.

1) Sumporna kiselina disocira u vodenom rastvoru , formirajući ion vodonika i kiselinski ostatak:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Rezime jednadžbe:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Interakcija sumporne kiseline sa metalima:
Razrijeđena sumporna kiselina otapa samo metale u nizu napona lijevo od vodonika:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Interakcija sumporne kiselinesa osnovnim oksidima:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Interakcija sumporne kiseline sahidroksidi:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Reakcije razmjene sa solima:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Formiranje bijelog precipitata BaSO 4 (nerastvorljivog u kiselinama) koristi se za detekciju sumporne kiseline i rastvorljivih sulfata (kvalitativne reakcije za sulfatni jon).

Posebna svojstva koncentrovanog H 2 SO 4:

1) koncentrirano sumporna kiselina je jak oksidant ; pri interakciji sa metalima (osim Au, Pt) oporavljaju se na S +4 O 2 , S 0 ili H 2 S -2 u zavisnosti od aktivnosti metala. Bez zagrevanja ne reaguje sa Fe, Al, Cr - pasivacijom. U interakciji s metalima promjenjive valencije, potonji se oksidiraju do više visoki stepeni oksidacija nego u slučaju razrijeđene otopine kiseline: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktivni metal

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– oporavak

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Metal srednje aktivnosti

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 - oporavak

Metal neaktivan

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - oporavak

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Koncentrirana sumporna kiselina oksidira neke nemetale, po pravilu, do maksimalnog oksidacijskog stanja, sama se reducira naS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konc) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (konc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Oksidacija složenih supstanci:
Sumporna kiselina oksidira HI i HBr u slobodne halogene:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Koncentrirana sumporna kiselina ne može oksidirati kloridne ione u slobodni klor, što omogućava dobivanje HCl reakcijom izmjene:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + HCl

Sumporna kiselina uklanja hemijski vezanu vodu iz organskih jedinjenja koja sadrže hidroksilne grupe. Dehidracija etil alkohola u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa sumpornom kiselinom objašnjava se i njihovom dehidracijom:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.