सल्फर ट्राइऑक्साइड आमतौर पर एक रंगहीन तरल होता है। यह बर्फ, रेशेदार क्रिस्टल या गैस के रूप में भी मौजूद हो सकता है। जब सल्फर ट्रायऑक्साइड हवा के संपर्क में आता है, तो सफेद धुआं निकलने लगता है। यह केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड जैसे प्रतिक्रियाशील पदार्थ का एक अभिन्न तत्व है। यह एक स्पष्ट, रंगहीन, तैलीय और अत्यधिक संक्षारक तरल है। इसका उपयोग ऑटोमोबाइल में उर्वरक, विस्फोटक, अन्य एसिड, तेल उद्योग और लेड-एसिड बैटरी के निर्माण में किया जाता है।

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड: गुण

गंधक का तेजाबयह पानी में अच्छी तरह से घुल जाता है, धातुओं और कपड़ों के लिए संक्षारक होता है, और संपर्क में आने पर लकड़ी और अधिकांश अन्य कार्बनिक पदार्थों को जला देता है। कम सांद्रता के लंबे समय तक संपर्क या उच्च सांद्रता के लिए अल्पकालिक जोखिम के परिणामस्वरूप साँस लेना से स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है।

सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग उर्वरक और अन्य रसायन बनाने, तेल शोधन में, लोहा और इस्पात उत्पादन में और कई अन्य उद्देश्यों के लिए किया जाता है। चूंकि इसका क्वथनांक काफी अधिक होता है, इसलिए इसका उपयोग उनके लवणों से अधिक वाष्पशील अम्लों को मुक्त करने के लिए किया जा सकता है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में एक मजबूत हीड्रोस्कोपिक गुण होता है। इसे कभी-कभी निर्जलीकरण (पानी को हटाने) के लिए सुखाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है रासायनिक विधि) कई यौगिकों, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट।

सल्फ्यूरिक एसिड प्रतिक्रियाएं

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड चीनी के लिए असामान्य तरीके से प्रतिक्रिया करता है, जिससे कार्बन का एक भंगुर स्पंजी काला द्रव्यमान पीछे छूट जाता है। इसी तरह की प्रतिक्रिया त्वचा, सेल्युलोज और अन्य पौधों और जानवरों के तंतुओं के संपर्क में आने पर देखी जाती है। जब सांद्र अम्ल को पानी में मिलाया जाता है, तो बड़ी मात्रा में ऊष्मा निकलती है, जो तुरंत उबलने के लिए पर्याप्त होती है। तनुकरण के लिए, इसे धीरे-धीरे ठंडे पानी में मिलाया जाना चाहिए और लगातार हिलाते रहना चाहिए ताकि गर्मी के संचय को सीमित किया जा सके। सल्फ्यूरिक एसिड तरल के साथ प्रतिक्रिया करता है, स्पष्ट गुणों के साथ हाइड्रेट बनाता है।

भौतिक विशेषताएं

तनु विलयन में रंगहीन और गंधहीन द्रव का स्वाद खट्टा होता है। त्वचा और शरीर के सभी ऊतकों के संपर्क में आने पर सल्फ्यूरिक एसिड बेहद आक्रामक होता है, सीधे संपर्क से गंभीर जलन होती है। अपने शुद्ध रूप में H2 SO4 विद्युत का सुचालक नहीं है, लेकिन पानी मिलाने से स्थिति विपरीत दिशा में बदल जाती है।

कुछ गुण यह है कि आणविक भार 98.08 है। क्वथनांक 327 डिग्री सेल्सियस है, गलनांक -2 डिग्री सेल्सियस है। सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत खनिज एसिड है और इसके व्यापक व्यावसायिक उपयोग के कारण रासायनिक उद्योग के मुख्य उत्पादों में से एक है। यह प्राकृतिक रूप से आयरन सल्फाइड जैसे सल्फाइड पदार्थों के ऑक्सीकरण से बनता है।

सल्फ्यूरिक एसिड (H 2 SO4) के रासायनिक गुण विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रकट होते हैं:

1. क्षार के साथ परस्पर क्रिया करते समय, लवणों की दो श्रृंखलाएँ बनती हैं, जिनमें सल्फेट्स भी शामिल हैं।
2. लवण बनाने के लिए कार्बोनेट और हाइड्रोकार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है और कार्बन डाइआक्साइड(सीओ 2)।
3. यह तापमान और कमजोर पड़ने की डिग्री के आधार पर धातुओं को अलग तरह से प्रभावित करता है। शीत और तनु से हाइड्रोजन उत्पन्न होती है, गर्म और सांद्रित पैदावार SO 2 उत्सर्जन।
4. उबालने पर, H 2 SO4 (सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड) का घोल सल्फर ट्राइऑक्साइड (SO 3) और पानी (H 2 O) में विघटित हो जाता है। रासायनिक गुणों में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका भी शामिल है।

आग से खतरा

सल्फ्यूरिक एसिड संपर्क पर ठीक दहनशील सामग्री को प्रज्वलित करने के लिए अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है। गर्म करने पर अत्यधिक जहरीली गैसें निकलने लगती हैं। यह बड़ी संख्या में पदार्थों के साथ विस्फोटक और असंगत है। ऊंचे तापमान और दबाव पर, बल्कि आक्रामक रासायनिक परिवर्तनऔर विरूपण। पानी और अन्य तरल पदार्थों के साथ हिंसक प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जिससे छींटे पड़ सकते हैं।

सेहत को खतरा

सल्फ्यूरिक एसिड शरीर के सभी ऊतकों को नष्ट कर देता है। वाष्प के साँस लेने से फेफड़ों को गंभीर नुकसान हो सकता है। आंखों के श्लेष्म झिल्ली को नुकसान से दृष्टि का पूर्ण नुकसान हो सकता है। त्वचा के संपर्क से गंभीर परिगलन हो सकता है। अगर एसिड श्वासनली तक पहुंच जाए तो भी कुछ बूंदें घातक हो सकती हैं। क्रोनिक एक्सपोजर ट्रेकोब्रोनकाइटिस, स्टामाटाइटिस, नेत्रश्लेष्मलाशोथ, गैस्ट्रिटिस का कारण बन सकता है। परिसंचरण पतन के साथ, गैस्ट्रिक वेध और पेरिटोनिटिस हो सकता है। सल्फ्यूरिक एसिड एक अत्यधिक कास्टिक पदार्थ है जिसे अत्यधिक देखभाल के साथ संभाला जाना चाहिए। एक्सपोजर पर लक्षण और लक्षण गंभीर हो सकते हैं और इसमें डोलिंग, तीव्र प्यास, निगलने में कठिनाई, दर्द, सदमा और जलन शामिल हैं। उल्टी आमतौर पर ग्राउंड कॉफी के रंग की होती है। तीव्र साँस लेना के परिणामस्वरूप छींकना, स्वर बैठना, घुटन, स्वरयंत्रशोथ, सांस की तकलीफ, जलन हो सकती है श्वसन तंत्रऔर सीने में दर्द। नाक और मसूड़ों से रक्तस्राव, फुफ्फुसीय एडिमा, क्रोनिक ब्रोंकाइटिस और निमोनिया भी हो सकता है। त्वचा के संपर्क में आने से गंभीर दर्दनाक जलन और जिल्द की सूजन हो सकती है।

प्राथमिक चिकित्सा

1. पीड़ितों को ताजी हवा में ले जाएं। ऐसा करते समय आपातकालीन कर्मियों को सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आने से बचना चाहिए।
2. नाड़ी और श्वसन दर सहित महत्वपूर्ण संकेतों का आकलन करें। यदि नाड़ी का पता नहीं चलता है, तो प्राप्त अतिरिक्त चोटों के आधार पर पुनर्जीवन करें। यदि श्वास मौजूद है और मुश्किल है, तो श्वसन सहायता प्रदान करें।
3. गंदे कपड़ों को जल्द से जल्द हटा दें।
4. आंखों के संपर्क में आने पर, कम से कम 15 मिनट के लिए गर्म पानी से धो लें; त्वचा के लिए, साबुन और पानी से धो लें।
5. जहरीले धुएं में सांस लेते समय, खूब पानी से अपना मुंह कुल्ला, पीना और उल्टी करना मना है।
6. घायलों को चिकित्सा सुविधा पहुंचाएं।

भौतिक गुण।

शुद्ध 100% सल्फ्यूरिक एसिड (मोनोहाइड्रेट) एक रंगहीन तैलीय तरल है जो +10 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीय द्रव्यमान में जम जाता है। प्रतिक्रियाशील सल्फ्यूरिक एसिड का घनत्व आमतौर पर 1.84 ग्राम/सेमी 3 होता है और इसमें लगभग 95% एच 2 एसओ 4 होता है। यह केवल -20 डिग्री सेल्सियस से नीचे कठोर होता है।

मोनोहाइड्रेट का गलनांक 10.37 डिग्री सेल्सियस होता है जिसमें 10.5 kJ/mol की संलयन की गर्मी होती है। सामान्य परिस्थितियों में, यह एक बहुत ही उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (ई = 100 पर 25 डिग्री सेल्सियस) के साथ एक बहुत ही चिपचिपा तरल है। मोनोहाइड्रेट का नगण्य इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण दो दिशाओं में समानांतर में होता है: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 4 और [Н 3 + ]·[НS 2 7 - ] = 4 10 - 5। इसकी आणविक-आयनिक संरचना लगभग निम्नलिखित डेटा (% में) द्वारा विशेषता हो सकती है:

H2SO4 एचएसओ 4- H3SO4+ एच3ओ+ एचएस 2 ओ 7 - H2S2O7 99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

जब पानी की थोड़ी मात्रा भी डाली जाती है, तो योजना के अनुसार पृथक्करण प्रमुख हो जाता है:

एच 2 ओ + एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + एचएसओ 4 -

रासायनिक गुण।

एच 2 एसओ 4 एक मजबूत डिबासिक एसिड है।

H2SO4<-->एच + + एचएसओ 4 -<-->2एच + एसओ 4 2-

पहला चरण (मध्यम सांद्रता के लिए) 100% हदबंदी की ओर जाता है:

के 2 \u003d ( ) / \u003d 1.2 10 -2

1) धातुओं के साथ परस्पर क्रिया:

एक) तनु सल्फ्यूरिक एसिड केवल उन धातुओं को घोलता है जो हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज की श्रृंखला में होती हैं:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) -> Zn +2 SO 4 + H 2 O

बी) केंद्रित एच 2 +6 एसओ 4 - एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट; धातुओं के साथ बातचीत करते समय (एयू, पीटी को छोड़कर), इसे एस +4 ओ 2, एस 0 या एच 2 एस -2 तक घटाया जा सकता है (Fe, Al, Cr भी बिना गर्म किए प्रतिक्रिया नहीं करते हैं - वे निष्क्रिय हो जाते हैं):

2एजी 0 + 2एच 2 +6 एसओ 4 -> एजी 2 +1 एसओ 4 + एस +4 ओ 2 + 2 एच 2 ओ

8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 -> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O

2) केंद्रित एच 2 एस +6 ओ 4 प्रतिक्रिया जब गर्म किया जाता है कुछ अधातु अपने मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण, कम ऑक्सीकरण अवस्था के सल्फर यौगिकों में बदलना, (उदाहरण के लिए, S + 4 O 2):

0 + 2H 2 S +6 O 4 (संक्षिप्त) -> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

एस 0 + 2 एच 2 एस +6 ओ 4 (संक्षिप्त) -> 3 एस +4 ओ 2 + 2 एच 2 ओ

2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (संक्षिप्त) -> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O

3) मूल आक्साइड के साथ:

CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + -> Cu 2+ + H 2 O

4) हाइड्रॉक्साइड के साथ:

एच 2 एसओ 4 + 2नाओएच -> ना 2 एसओ 4 + 2 एच 2 ओ

एच + + ओएच - -> एच 2 ओ

एच 2 SO 4 + Cu(OH) 2 -> CuSO 4 + 2H 2 O

2H + + Cu(OH) 2 -> Cu 2+ + 2H 2 O

5) लवण के साथ प्रतिक्रियाओं का आदान-प्रदान:

BaCl 2 + H 2 SO 4 -> BaSO 4 + 2HCl

बा 2+ + एसओ 4 2- --> बासो 4

BaSO 4 (एसिड में अघुलनशील) के एक सफेद अवक्षेप के गठन का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड और घुलनशील सल्फेट्स की पहचान के लिए किया जाता है।

मोनोहाइड्रेट (शुद्ध, 100% सल्फ्यूरिक एसिड) एक अम्लीय चरित्र वाला एक आयनकारी विलायक है। कई धातुओं के सल्फेट इसमें अच्छी तरह से घुल जाते हैं (बाइसल्फेट में बदल जाते हैं), जबकि अन्य एसिड के लवण, एक नियम के रूप में, केवल तभी घुलते हैं, जब उनका सॉल्वोलिसिस संभव हो (बाइसल्फेट्स में रूपांतरण के साथ)। मोनोहाइड्रेट में नाइट्रिक अम्ल इस प्रकार व्यवहार करता है कमजोर आधार

एचएनओ 3 + 2 एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + नहीं 2 + + 2 एचएसओ 4 -

परक्लोरिक - एक बहुत ही कमजोर एसिड के रूप में

एच 2 एसओ 4 + एचसीएलओ 4 = एच 3 एसओ 4 + + क्लो 4 -

फ्लोरोसल्फोनिक और क्लोरोसल्फोनिक एसिड कुछ हद तक मजबूत होते हैं (एचएसओ 3 एफ> एचएसओ 3 सीएल> एचसीएलओ 4)। मोनोहाइड्रेट असाझा इलेक्ट्रॉन जोड़े (एक प्रोटॉन संलग्न करने में सक्षम) के साथ परमाणुओं वाले कई कार्बनिक पदार्थों को अच्छी तरह से भंग कर देता है। इनमें से कुछ को फिर केवल पानी से घोल को पतला करके अपरिवर्तित किया जा सकता है। मोनोहाइड्रेट में उच्च क्रायोस्कोपिक स्थिरांक (6.12 °) होता है और कभी-कभी आणविक भार निर्धारित करने के लिए एक माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है।

सांद्रित एच 2 एसओ 4 एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर जब गरम किया जाता है (यह आमतौर पर एसओ 2 तक कम हो जाता है)। उदाहरण के लिए, यह HI और आंशिक रूप से HBr (लेकिन HCl नहीं) को मुक्त हैलोजन में ऑक्सीकृत करता है। यह कई धातुओं - Cu, Hg, आदि का भी ऑक्सीकरण करता है (जबकि सोना और प्लेटिनम H 2 SO 4 के संबंध में स्थिर होते हैं)। तो तांबे के साथ बातचीत समीकरण के अनुसार होती है:

Cu + 2 H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर SO 2 तक कम हो जाता है। हालांकि, इसे सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ एस और यहां तक ​​​​कि एच 2 एस तक कम किया जा सकता है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड समीकरण के अनुसार हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:

एच 2 एसओ 4 + एच 2 एस \u003d 2 एच 2 ओ + एसओ 2 + एस

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह आंशिक रूप से बहाल भी है हाइड्रोजन गैसऔर इसलिए इसे सुखाने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है।

चावल। 13. सल्फ्यूरिक एसिड समाधान की विद्युत चालकता।

पानी में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का विघटन गर्मी की एक महत्वपूर्ण रिहाई के साथ होता है (और सिस्टम की कुल मात्रा में कुछ कमी)। मोनोहाइड्रेट लगभग बिजली का संचालन नहीं करता है। इसके विपरीत, सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल अच्छे संवाहक होते हैं। जैसा कि अंजीर में देखा गया है। 13, लगभग 30% एसिड में अधिकतम विद्युत चालकता होती है। वक्र की न्यूनतम संरचना एच 2 एसओ 4 · एच 2 ओ के साथ एक हाइड्रेट से मेल खाती है।

पानी में मोनोहाइड्रेट के विघटन पर गर्मी की रिहाई (समाधान की अंतिम एकाग्रता के आधार पर) 84 kJ/mol H 2 SO 4 तक होती है। इसके विपरीत, 66% सल्फ्यूरिक एसिड, प्री-कूल्ड को 0 डिग्री सेल्सियस तक, बर्फ (वजन के हिसाब से 1:1) के साथ मिलाकर, तापमान में कमी, -37 डिग्री सेल्सियस तक प्राप्त की जा सकती है।

एच 2 एसओ 4 के जलीय घोलों के घनत्व में इसकी सांद्रता (wt.%) के साथ परिवर्तन नीचे दिया गया है:

5 10 20 30 40 50 60 15 डिग्री सेल्सियस 1,033 1,068 1,142 1,222 1,307 1,399 1,502 25 डिग्रीС 1,030 1,064 1,137 1,215 1,299 1,391 1,494

70 80 90 95 97 100 15 डिग्री सेल्सियस 1,615 1,732 1,820 1,839 1,841 1,836 25 डिग्रीС 1,606 1,722 1,809 1,829 1,831 1,827

जैसा कि इन आंकड़ों से देखा जा सकता है, 90 wt से ऊपर सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता के घनत्व का निर्धारण। % काफी गलत हो जाता है।

विभिन्न तापमानों पर विभिन्न सांद्रता के एच 2 एसओ 4 समाधान पर जल वाष्प दबाव अंजीर में दिखाया गया है। 15. सल्फ्यूरिक एसिड एक सुखाने वाले एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है जब तक कि इसके समाधान के ऊपर जल वाष्प का दबाव गैस के सूखने में आंशिक दबाव से कम हो।

चावल। 15. जल वाष्प दबाव।

चावल। 16. H 2 SO 4 के विलयन पर क्वथनांक। एच 2 एसओ 4 समाधान।

जब एक तनु सल्फ्यूरिक एसिड के घोल को उबाला जाता है, तो उसमें से पानी आसुत हो जाता है, और क्वथनांक 337 ° C तक बढ़ जाता है, जब 98.3% H 2 SO 4 आसवन शुरू होता है (चित्र 16)। इसके विपरीत, अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड अधिक केंद्रित समाधानों से वाष्पित हो जाता है। 337 डिग्री सेल्सियस पर उबलने वाले सल्फ्यूरिक एसिड की भाप आंशिक रूप से एच 2 ओ और एसओ 3 में अलग हो जाती है, जो ठंडा होने पर फिर से जुड़ जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड का उच्च क्वथनांक गर्म होने पर वाष्पशील एसिड को उनके लवण (उदाहरण के लिए, NaCl से HCl) से अलग करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

रसीद।

मोनोहाइड्रेट को -10 डिग्री सेल्सियस पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन।

पहला चरण।पाइराइट भट्ठा।

4FeS 2 + 11O 2 -> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

प्रक्रिया विषम है:

1) पिसाई आयरन पाइराइट (पाइराइट)

2) "द्रवयुक्त बिस्तर" विधि

3) 800°С; अतिरिक्त गर्मी को दूर करना

4) हवा में ऑक्सीजन की सांद्रता में वृद्धि

दूसरा चरण।सफाई, सुखाने और गर्मी विनिमय के बाद, सल्फर डाइऑक्साइड संपर्क तंत्र में प्रवेश करता है, जहां इसे सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड (450 डिग्री सेल्सियस - 500 डिग्री सेल्सियस; उत्प्रेरक वी 2 ओ 5) में ऑक्सीकरण किया जाता है:

2SO2 + O2<-->2SO3

तीसरा चरण।अवशोषण टॉवर:

एनएसओ 3 + एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) -> (एच 2 एसओ 4 एनएसओ 3) (ओलियम)

कोहरे के कारण पानी का उपयोग नहीं हो पाता है। सिरेमिक नोजल और काउंटरफ्लो के सिद्धांत को लागू करें।

आवेदन पत्र।

याद है! सल्फ्यूरिक एसिड को पानी में छोटे हिस्से में डालना चाहिए, न कि इसके विपरीत। वरना हिंसक रासायनिक प्रतिक्रियाजो गंभीर रूप से जल सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग के मुख्य उत्पादों में से एक है। यह खनिज उर्वरकों (सुपरफॉस्फेट, अमोनियम सल्फेट), विभिन्न एसिड और लवण, दवाओं और डिटर्जेंट, रंजक, कृत्रिम फाइबर, विस्फोटक के उत्पादन में जाता है। इसका उपयोग धातु विज्ञान (अयस्कों का अपघटन, उदाहरण के लिए, यूरेनियम), पेट्रोलियम उत्पादों की शुद्धि के लिए, एक desiccant, आदि के रूप में किया जाता है।

व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि बहुत मजबूत (75% से ऊपर) सल्फ्यूरिक एसिड लोहे पर कार्य नहीं करता है। यह आपको स्टील टैंक में इसे स्टोर और परिवहन करने की अनुमति देता है। इसके विपरीत, तनु H2SO4 हाइड्रोजन के निकलने के साथ लोहे को आसानी से घोल देता है। ऑक्सीकरण गुण इसके लिए विशिष्ट नहीं हैं।

मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड नमी को तेजी से अवशोषित करता है और इसलिए अक्सर इसका उपयोग गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन युक्त कई कार्बनिक पदार्थों से यह पानी निकाल लेता है, जिसका उपयोग अक्सर तकनीक में किया जाता है। इसके साथ (साथ ही ऑक्सीकरण गुणमजबूत एच 2 एसओ 4) पौधे और जानवरों के ऊतकों पर इसके विनाशकारी प्रभाव से जुड़ा हुआ है। काम के दौरान गलती से त्वचा या कपड़े पर लगने वाले सल्फ्यूरिक एसिड को तुरंत ढेर सारे पानी से धोना चाहिए, फिर प्रभावित क्षेत्र को अमोनिया के घोल से गीला करें और फिर से पानी से कुल्ला करें।

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड के अणु।

चित्र एक। एच 2 एसओ 4 क्रिस्टल में हाइड्रोजन बांड का आरेख।

अणु जो मोनोहाइड्रेट क्रिस्टल बनाते हैं, (HO) 2 SO 2 एक दूसरे से काफी मजबूत (25 kJ/mol) हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़े होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. (एचओ) 2 एसओ 2 अणु में केंद्र के पास एक सल्फर परमाणु के साथ एक विकृत टेट्राहेड्रोन की संरचना होती है और निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता होती है: (डी (एस-ओएच) \u003d 154 बजे, पीएचओ-एस-ओएच \u003d 104 °, d (S \u003d O) \u003d 143 बजे, ROSO \u003d 119 °। HOSO 3 में - आयन, d (S-OH) \u003d 161 और d (SO) \u003d 145 बजे, और SO 4 आयन में जाने पर, 2-टेट्राहेड्रॉन सही आकार प्राप्त कर लेता है और पैरामीटर संरेखित हो जाते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के लिए, कई क्रिस्टलीय हाइड्रेट ज्ञात हैं, जिनकी संरचना अंजीर में दिखाई गई है। 14. इनमें से पानी में सबसे गरीब ऑक्सोनियम नमक है: एच 3 ओ + एचएसओ 4 -। चूंकि विचाराधीन प्रणाली में सुपरकूलिंग की संभावना बहुत अधिक होती है, इसलिए इसमें वास्तव में मनाया जाने वाला हिमांक तापमान गलनांक की तुलना में बहुत कम होता है।

चावल। 14. H 2 O·H 2 SO 4 प्रणाली में गलनांक।

इन वर्गों के यौगिकों के लिए धातु के साथ अम्ल विशिष्ट है। अपने पाठ्यक्रम में, हाइड्रोजन प्रोटॉन को बहाल किया जाता है और, एसिड आयन के साथ संयोजन में, धातु के धनायन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यह नमक बनाने वाली प्रतिक्रिया का एक उदाहरण है, हालांकि कई प्रकार के इंटरैक्शन हैं जो इस सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं। वे रेडॉक्स के रूप में आगे बढ़ते हैं और हाइड्रोजन विकास के साथ नहीं होते हैं।

धातुओं के साथ अम्लों की अभिक्रिया के सिद्धांत

धातु के साथ सभी प्रतिक्रियाओं से लवण का निर्माण होता है। एकमात्र अपवाद है, शायद, एक्वा रेजिया के साथ एक महान धातु की प्रतिक्रिया, हाइड्रोक्लोरिक एसिड का मिश्रण, और धातुओं के साथ एसिड की किसी भी अन्य बातचीत से नमक का निर्माण होता है। यदि एसिड न तो केंद्रित सल्फ्यूरिक है और न ही नाइट्रिक है, तो आणविक हाइड्रोजन एक उत्पाद के रूप में विभाजित हो जाता है।

लेकिन जब सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड प्रतिक्रिया करता है, तो धातुओं के साथ बातचीत एक रेडॉक्स प्रक्रिया के सिद्धांत के अनुसार आगे बढ़ती है। इसलिए, विशिष्ट धातुओं और मजबूत अकार्बनिक एसिड के दो प्रकार के इंटरैक्शन को प्रयोगात्मक रूप से प्रतिष्ठित किया गया था:

• तनु अम्लों के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया;
• केंद्रित एसिड के साथ बातचीत।

पहले प्रकार की प्रतिक्रियाएं किसी भी एसिड के साथ आगे बढ़ती हैं। एकमात्र अपवाद किसी भी सांद्रता का केंद्रित और नाइट्रिक एसिड है। वे दूसरे प्रकार के अनुसार प्रतिक्रिया करते हैं और सल्फर और नाइट्रोजन की कमी के लवण और उत्पादों के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

धातुओं के साथ एसिड की विशिष्ट बातचीत

मानक इलेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित धातु नाइट्रिक एसिड के अपवाद के साथ, विभिन्न सांद्रता के अन्य एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके नमक बनाते हैं और आणविक हाइड्रोजन छोड़ते हैं। इलेक्ट्रोनगेटिविटी श्रृंखला में हाइड्रोजन के दाईं ओर स्थित धातु उपरोक्त एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकते हैं और केवल नाइट्रिक एसिड के साथ बातचीत कर सकते हैं, इसकी एकाग्रता की परवाह किए बिना, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड और एक्वा रेजिया के साथ। यह धातुओं के साथ एसिड की एक विशिष्ट बातचीत है।

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ धातुओं की प्रतिक्रियाएं

तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रियाएँ

तनु नाइट्रिक अम्ल हाइड्रोजन के बाएँ और दाएँ धातुओं के साथ अभिक्रिया करता है। सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया के दौरान, अमोनिया बनता है, जो तुरंत घुल जाता है और नाइट्रेट आयन के साथ बातचीत करता है, जिससे एक और नमक बनता है। धातुओं के साथ औसत गतिविधिएसिड आणविक नाइट्रोजन की रिहाई के साथ प्रतिक्रिया करता है। निष्क्रिय होने पर, प्रतिक्रिया डाइनाइट्रिक ऑक्साइड की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है। अक्सर, एक प्रतिक्रिया में कई सल्फर कमी उत्पाद बनते हैं। प्रतिक्रियाओं के उदाहरण नीचे चित्रमय परिशिष्ट में दिए गए हैं।

केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रियाएं

पर ये मामलानाइट्रोजन भी एक ऑक्सीकरण एजेंट है। सभी प्रतिक्रियाएं नमक के गठन और अलगाव के साथ समाप्त होती हैं। ग्राफिकल एप्लिकेशन में रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम की योजनाएं प्रस्तावित हैं। इस मामले में, निष्क्रिय तत्वों के साथ प्रतिक्रिया विशेष ध्यान देने योग्य है। धातुओं के साथ अम्लों की ऐसी पारस्परिक क्रिया विशिष्ट नहीं है।

धातुओं की प्रतिक्रियाशीलता

धातुएँ अम्लों के साथ शीघ्रता से अभिक्रिया करती हैं, यद्यपि उनमें अनेक अक्रिय पदार्थ होते हैं। ये ऐसे तत्व हैं जिनमें उच्च मानक विद्युत रासायनिक क्षमता होती है। इस सूचक के आधार पर कई धातुओं का निर्माण किया जाता है। इसे विद्युत ऋणात्मकता श्रेणी कहते हैं। यदि धातु इसमें हाइड्रोजन के बाईं ओर है, तो यह तनु अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है।

केवल एक अपवाद है: लोहा और एल्यूमीनियम, उनकी सतह पर 3-वैलेंटा ऑक्साइड के गठन के कारण, बिना गर्म किए एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकते। यदि मिश्रण को गर्म किया जाता है, तो शुरू में धातु की ऑक्साइड फिल्म प्रतिक्रिया में प्रवेश करती है, और फिर यह एसिड में ही घुल जाती है। गतिविधि की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हाइड्रोजन के दाईं ओर स्थित धातु के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता अकार्बनिक अम्ल, पतला चामोइस सहित। नियम के दो अपवाद हैं: ये धातुएं केंद्रित और तनु नाइट्रिक एसिड और एक्वा रेजिया में घुल जाती हैं। बाद में केवल रोडियम, रूथेनियम, इरिडियम और ऑस्मियम को भंग नहीं किया जा सकता है।

कोई भी अम्ल एक जटिल पदार्थ होता है, जिसके अणु में एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणु और एक अम्ल अवशेष होता है।

सल्फ्यूरिक अम्ल का सूत्र H2SO4 होता है। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड अणु की संरचना में दो हाइड्रोजन परमाणु और एसिड अवशेष SO4 शामिल हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड तब बनता है जब सल्फर ऑक्साइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है

SO3+H2O -> H2SO4

शुद्ध 100% सल्फ्यूरिक एसिड (मोनोहाइड्रेट) एक खट्टा "तांबे" स्वाद के साथ एक भारी तरल, तेल जैसा चिपचिपा, रंगहीन और गंधहीन होता है। पहले से ही +10 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह जम जाता है और क्रिस्टलीय द्रव्यमान में बदल जाता है।

सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में लगभग 95% H2SO4 होता है। और यह -20 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर जम जाता है।

पानी के साथ बातचीत

सल्फ्यूरिक एसिड पानी में अत्यधिक घुलनशील होता है, इसके साथ किसी भी अनुपात में मिलाता है। इससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है।

सल्फ्यूरिक एसिड हवा से जल वाष्प को अवशोषित करने में सक्षम है। इस संपत्ति का उपयोग उद्योग में गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। गैसों को सल्फ्यूरिक एसिड वाले विशेष कंटेनरों से गुजार कर सुखाया जाता है। बेशक, इस पद्धति का उपयोग केवल उन गैसों के लिए किया जा सकता है जो इसके साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।

यह ज्ञात है कि जब सल्फ्यूरिक एसिड कई कार्बनिक पदार्थों, विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट के संपर्क में आता है, तो ये पदार्थ जल जाते हैं। तथ्य यह है कि पानी की तरह कार्बोहाइड्रेट में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन दोनों होते हैं। सल्फ्यूरिक अम्ल इन तत्वों को नष्ट कर देता है। जो बचा है वह कोयला है।

पर जलीय घोल H2SO4 संकेतक लिटमस और मिथाइल ऑरेंज लाल हो जाते हैं, जो इंगित करता है कि इस घोल का स्वाद खट्टा है।

धातुओं के साथ बातचीत

किसी भी अन्य एसिड की तरह, सल्फ्यूरिक एसिड अपने अणु में धातु परमाणुओं के साथ हाइड्रोजन परमाणुओं को बदलने में सक्षम है। यह लगभग सभी धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है।

तनु सल्फ्यूरिक अम्लएक सामान्य अम्ल की तरह धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक अम्लीय अवशेष SO4 और हाइड्रोजन के साथ एक नमक बनता है।

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

लेकिन केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिडएक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। वोल्टेज श्रृंखला में उनकी स्थिति की परवाह किए बिना, यह सभी धातुओं का ऑक्सीकरण करता है। और धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने पर, यह स्वयं SO2 में कम हो जाता है। हाइड्रोजन नहीं निकलती है।

u + 2 H2SO4 (संक्षिप्त) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2 H2SO4 (संक्षिप्त) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

लेकिन सोना, लोहा, एल्युमिनियम, प्लेटिनम समूह की धातुएं सल्फ्यूरिक एसिड में ऑक्सीकृत नहीं होती हैं। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड को स्टील के टैंकों में ले जाया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड लवण, जो ऐसी प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप प्राप्त होते हैं, सल्फेट कहलाते हैं। वे रंगहीन होते हैं और आसानी से क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। उनमें से कुछ पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं। केवल CaSO4 और PbSO4 विरल रूप से घुलनशील हैं। BaSO4 पानी में लगभग अघुलनशील है।

ठिकानों के साथ बातचीत

अम्ल और क्षार की अभिक्रिया उदासीनीकरण अभिक्रिया कहलाती है। सल्फ्यूरिक एसिड की न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एसिड अवशेष SO4 और पानी H2O युक्त एक नमक बनता है।

सल्फ्यूरिक एसिड न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

सल्फ्यूरिक एसिड घुलनशील और अघुलनशील दोनों आधारों के साथ एक उदासीनीकरण प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है।

चूंकि सल्फ्यूरिक एसिड अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, और इसे बेअसर करने के लिए दो आधारों की आवश्यकता होती है, यह डिबासिक एसिड से संबंधित है।

बुनियादी आक्साइड के साथ बातचीत

स्कूली रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से हम जानते हैं कि ऑक्साइड क्या कहलाते हैं जटिल पदार्थ, जिसमें दो शामिल हैं रासायनिक तत्वजिनमें से एक -2 ऑक्सीकरण अवस्था में ऑक्सीजन है। मूल ऑक्साइड 1, 2 और कुछ 3 संयोजकता धातुओं के ऑक्साइड कहलाते हैं। मूल ऑक्साइड के उदाहरण: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO।

मूल ऑक्साइड के साथ, सल्फ्यूरिक एसिड एक उदासीनीकरण प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है। ऐसी प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, जैसे कि क्षार के साथ प्रतिक्रिया में, नमक और पानी बनते हैं। नमक में एसिड अवशेष SO4 होता है।

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

नमक बातचीत

सल्फ्यूरिक एसिड कमजोर या वाष्पशील एसिड के लवण के साथ प्रतिक्रिया करता है, इन एसिड को उनसे विस्थापित करता है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक अम्लीय अवशेष SO4 और एक एसिड के साथ एक नमक

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

सल्फ्यूरिक एसिड और उसके यौगिकों का उपयोग

बेरियम दलिया BaSO4 एक्स-रे में देरी करने में सक्षम है। इसे मानव शरीर के खोखले अंगों से भरकर रेडियोलॉजिस्ट उनकी जांच करते हैं।

दवा और निर्माण में, प्राकृतिक जिप्सम CaSO4 * 2H2O, कैल्शियम सल्फेट हाइड्रेट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। Glauber का नमक Na2SO4 * 10H2O का उपयोग दवा और पशु चिकित्सा में, रासायनिक उद्योग में - सोडा और कांच के उत्पादन के लिए किया जाता है। कॉपर सल्फेट CuSO4 * 5H2O बागवानों और कृषिविदों के लिए जाना जाता है जो इसका उपयोग कीटों और पौधों की बीमारियों को नियंत्रित करने के लिए करते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है: रासायनिक, धातु, पेट्रोलियम, कपड़ा, चमड़ा और अन्य।

तनु अम्लों के साथ, जो किसके कारण ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं?हाइड्रोजन आयन(पतला सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक, सल्फरस, सभी एनोक्सिक और कार्बनिक अम्लऔर आदि।)

धातु प्रतिक्रिया:
वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित हाइड्रोजन के लिए(ये धातुएं अम्ल से हाइड्रोजन को विस्थापित करने में सक्षम हैं);
इन अम्लों से बनता है घुलनशील लवण(इन धातुओं की सतह पर सुरक्षात्मक नमक नहीं बनता है)
पतली परत)।

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, घुलनशील लवणऔर बाहर खड़े हो जाओ हाइड्रोजन:
2A1 + 6HCI \u003d 2A1C1 3 + ZN 2
एमजी + एच 2 एसओ 4 \u003d एम जीएस ओ 4 + एच 2
रजब
सेयू + एच 2 एसओ 4 → एक्स (क्योंकि सी यू एच 2 के बाद खड़ा है)
रजब
पंजाब + एच 2एसओ 4 → एक्स (क्योंकि पीबी एसओ 4 पानी में अघुलनशील)
रजब
एसिड अवशेष बनाने वाले तत्व के कारण कुछ एसिड ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं। इनमें केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, साथ ही किसी भी एकाग्रता के नाइट्रिक एसिड शामिल हैं। ऐसे अम्ल कहलाते हैं ऑक्सीकरण एसिड।

इन अम्लों के आयनों में सल्फर और नाइट्रोजन परमाणु होते हैं उच्च डिग्रीऑक्सीकरण

अम्लीय अवशेषों के ऑक्सीकरण गुण हाइड्रोजन एच की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होते हैं, इसलिए नाइट्रिक और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रोजन से पहले और बाद में वोल्टेज श्रृंखला में स्थित लगभग सभी धातुओं के साथ बातचीत करते हैं, सोने के अलावातथा प्लेटिनम।चूंकि इन मामलों में ऑक्सीकरण एजेंट कोई एसिड अवशेष नहीं हैं (उच्चतम ऑक्सीकरण राज्यों में सल्फर और नाइट्रोजन परमाणुओं के कारण), और हाइड्रोजन एच के कोई भी नहीं हैं, तो नाइट्रिक, और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड की बातचीत मेंसाथ धातुएं हाइड्रोजन नहीं छोड़ती हैं।इन अम्लों की क्रिया के तहत धातु का ऑक्सीकरण होता है विशेषता (स्थिर) ऑक्सीकरण अवस्थाऔर एक नमक बनाता है, और एसिड की कमी का उत्पाद धातु की गतिविधि और एसिड के कमजोर पड़ने की डिग्री पर निर्भर करता है

धातुओं के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया

तनु और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड अलग तरह से व्यवहार करते हैं। तनु सल्फ्यूरिक अम्ल साधारण अम्ल की तरह व्यवहार करता है। हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में सक्रिय धातु

ली, के, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Au

तनु सल्फ्यूरिक अम्ल से हाइड्रोजन विस्थापित करें। जिंक के साथ एक परखनली में तनु सल्फ्यूरिक अम्ल डालने पर हमें हाइड्रोजन के बुलबुले दिखाई देते हैं।

एच 2 एसओ 4 + जेडएन \u003d जेडएन एसओ 4 + एच 2

कॉपर हाइड्रोजन के बाद वोल्टेज की श्रृंखला में है - इसलिए, तनु सल्फ्यूरिक एसिड तांबे पर कार्य नहीं करता है। और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में, जस्ता और तांबा इस तरह से व्यवहार करते हैं ...

जिंक, जैसे सक्रिय धातु, शायदप्रपत्र एकाग्र के साथसल्फ्यूरिक एसिड, सल्फर डाइऑक्साइड, मौलिक सल्फर, और यहां तक ​​कि हाइड्रोजन सल्फाइड।

2H 2 SO 4 + Zn \u003d SO 2 + ZnSO 4 + 2H 2 O

कॉपर एक कम सक्रिय धातु है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ बातचीत करते समय, यह इसे सल्फर डाइऑक्साइड में कम कर देता है।

2H 2 SO 4 सांद्र। + Cu \u003d SO 2 + CuSO 4 + 2H 2 O

टेस्ट ट्यूब में के साथ केंद्रितसल्फ्यूरिक एसिड सल्फर डाइऑक्साइड छोड़ता है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि आरेख उन उत्पादों को इंगित करते हैं जिनकी सामग्री एसिड की कमी के संभावित उत्पादों में अधिकतम है।

उपरोक्त योजनाओं के आधार पर, हम विशिष्ट प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण तैयार करेंगे - केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ तांबे और मैग्नीशियम की बातचीत:
0 +6 +2 +4
सेयू + 2 एच 2 एसओ 4 \u003d सी यूएसओ 4 + एसओ 2 + 2 एच 2 ओ
संक्षिप्त
0 +6 +2 -2
4एमजी + 5 एच 2 एसओ 4 \u003d 4 एम जीएसओ 4 + एच 2 एस + 4 एच 2 ओ
संक्षिप्त

कुछ धातु ( फ़े. एआई, सीआर) सांद्र सल्फ्यूरिक के साथ परस्पर क्रिया न करें और नाइट्रिक एसिडसामान्य तापमान पर, जैसा होता है निष्क्रियताधातु। यह घटना धातु की सतह पर एक पतली लेकिन बहुत घनी ऑक्साइड फिल्म के निर्माण से जुड़ी है, जो धातु की रक्षा करती है। इस कारण से नाइट्रिक और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को लोहे के कंटेनरों में ले जाया जाता है।

यदि धातु परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करती है, तो एसिड के साथ जो H + आयनों के कारण ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं, यह लवण बनाता है जिसमें इसकी ऑक्सीकरण अवस्था स्थिर से कम होती है, और ऑक्सीकरण एसिड के साथ, लवण जिसमें इसकी ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थिर होती है:
0 +2
एफ ई + एच 2 एसओ 4 \u003d एफ ई एसओ 4 + एच 2
0 रजब. + 3
एफ ई + एच 2 एसओ 4 \u003d एफ ई 2 (एसओ 4) 3 + 3 एसओ 2 + 6 एच 2 ओ
सान्द्र

आई.आई. नोवोशिंस्की
एन.एस.नोवोशिंस्काया