Ծծմբի եռօքսիդը սովորաբար անգույն հեղուկ է: Այն կարող է գոյություն ունենալ նաև սառույցի, մանրաթելային բյուրեղների կամ գազի տեսքով։ Երբ ծծմբի եռօքսիդը ենթարկվում է օդի, սպիտակ ծուխը սկսում է ազատվել: Այն այնպիսի ռեակտիվ նյութի անբաժանելի տարր է, ինչպիսին է խտացված ծծմբաթթուն: Այն թափանցիկ, անգույն, յուղոտ և խիստ քայքայիչ հեղուկ է։ Այն օգտագործվում է պարարտանյութերի, պայթուցիկ նյութերի, այլ թթուների, նավթարդյունաբերության և ավտոմեքենաների կապարաթթվային մարտկոցների արտադրության մեջ։

Խտացված ծծմբաթթու. հատկություններ

Ծծմբական թթուԱյն լավ է լուծվում ջրի մեջ, քայքայիչ է մետաղների և գործվածքների համար և շփվելիս այրում է փայտը և այլ օրգանական նյութերը: Ցածր կոնցենտրացիաների երկարատև ազդեցությունը կամ բարձր կոնցենտրացիաների կարճաժամկետ ազդեցությունը կարող է հանգեցնել ինհալացիայի բացասական հետևանքների առողջությանը:

Խտացված ծծմբաթթուն օգտագործվում է պարարտանյութեր և այլ քիմիական նյութեր պատրաստելու համար, նավթի վերամշակման, երկաթի և պողպատի արտադրության և շատ այլ նպատակների համար: Քանի որ այն ունի բավականաչափ բարձր եռման կետ, այն կարող է օգտագործվել դրանց աղերից ավելի ցնդող թթուներ ազատելու համար: Խտացված ծծմբաթթուն ունի ուժեղ հիգրոսկոպիկ հատկություն։ Երբեմն այն օգտագործվում է որպես չորացման միջոց՝ ջրազրկման համար (ջրի հեռացում քիմիական մեթոդ) բազմաթիվ միացությունների, ինչպիսիք են ածխաջրերը:

Ծծմբաթթվի ռեակցիաները

Խտացված ծծմբաթթուն անսովոր կերպով արձագանքում է շաքարին` թողնելով ածխածնի փխրուն սպունգանման սև զանգված: Նմանատիպ ռեակցիա է նկատվում մաշկի, ցելյուլոզայի և այլ բուսական և կենդանական մանրաթելերի ազդեցության դեպքում: Երբ խտացված թթուն խառնվում է ջրի հետ, մեծ քանակությամբ ջերմություն է արձակվում, այնքան, որ ակնթարթորեն եռա։ Նոսրացման համար այն պետք է դանդաղորեն ավելացվի սառը ջրի մեջ՝ անընդհատ խառնելով՝ ջերմության կուտակումը սահմանափակելու համար: Ծծմբաթթուն փոխազդում է հեղուկի հետ՝ ձևավորելով ընդգծված հատկություններով հիդրատներ։

ֆիզիկական բնութագրերը

Անգույն և անհոտ հեղուկը նոսր լուծույթում ունի թթու համ։ Ծծմբաթթուն չափազանց ագրեսիվ է, երբ ենթարկվում է մաշկին և մարմնի բոլոր հյուսվածքներին՝ անմիջական շփման ժամանակ առաջացնելով ծանր այրվածքներ: Իր մաքուր ձևով H 2 SO4-ը էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչ չէ, սակայն ջրի ավելացումով իրավիճակը փոխվում է հակառակ ուղղությամբ։

Որոշ հատկություններ այն են, որ մոլեկուլային քաշը 98,08 է: Եռման ջերմաստիճանը 327 աստիճան Ցելսիուս է, հալմանը՝ -2 աստիճան Ցելսիուս։ Ծծմբաթթուն ուժեղ հանքային թթու է և քիմիական արդյունաբերության հիմնական արտադրանքներից է իր լայն առևտրային օգտագործման շնորհիվ: Այն բնականորեն ձևավորվում է սուլֆիդային նյութերի օքսիդացումից, ինչպիսին է երկաթի սուլֆիդը:

Ծծմբաթթվի (H 2 SO4) քիմիական հատկությունները դրսևորվում են տարբեր քիմիական ռեակցիաներում.

1. Ալկալիների հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում են աղերի երկու շարք, այդ թվում՝ սուլֆատներ։
2. Փոխազդում է կարբոնատների և հիդրոկարբոնատների հետ՝ առաջացնելով աղեր և ածխաթթու գազ(CO 2):
3. Այն տարբեր կերպ է ազդում մետաղների վրա՝ կախված ջերմաստիճանից և նոսրացման աստիճանից։ Սառը և նոսրը տալիս են ջրածին, տաք և խտացված՝ SO 2 արտանետումներ:
4. Եռալու ժամանակ H 2 SO4 լուծույթը (խտացված ծծմբաթթու) քայքայվում է ծծմբի եռօքսիդի (SO 3) և ջրի (H 2 O): Քիմիական հատկությունները ներառում են նաև ուժեղ օքսիդացնող նյութի դերը:

հրդեհային վտանգ

Ծծմբաթթուն շատ ռեակտիվ է շփման ժամանակ նուրբ այրվող նյութերը բռնկելու համար: Երբ տաքանում են, սկսում են արտազատվել խիստ թունավոր գազեր։ Այն պայթուցիկ է և անհամատեղելի է հսկայական քանակությամբ նյութերի հետ։ Բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում, բավականին ագրեսիվ քիմիական փոփոխություններև դեֆորմացիա: Կարող է կատաղի արձագանքել ջրի և այլ հեղուկների հետ՝ առաջացնելով շաղ տալ:

առողջության վտանգ

Ծծմբաթթուն քայքայում է մարմնի բոլոր հյուսվածքները: Գոլորշիների ներշնչումը կարող է թոքերի լուրջ վնաս պատճառել: Աչքերի լորձաթաղանթի վնասումը կարող է հանգեցնել տեսողության ամբողջական կորստի: Մաշկի հետ շփումը կարող է առաջացնել ծանր նեկրոզ: Նույնիսկ մի քանի կաթիլը կարող է մահացու լինել, եթե թթուն հասնի շնչափողին: Քրոնիկ ազդեցությունը կարող է առաջացնել տրախեոբրոնխիտ, ստոմատիտ, կոնյուկտիվիտ, գաստրիտ: Ստամոքսի պերֆորացիաներ և պերիտոնիտ կարող են առաջանալ, որոնք ուղեկցվում են շրջանառության կոլապսով: Ծծմբաթթուն խիստ կաուստիկ նյութ է, որի հետ պետք է վարվել ծայրահեղ զգուշությամբ: Ազդեցության ժամանակ նշանները և ախտանիշները կարող են լինել ծանր և ներառում են ջրահեռացում, ուժեղ ծարավ, կուլ տալու դժվարություն, ցավ, ցնցում և այրվածքներ: Սովորաբար փսխումը աղացած սուրճի գույնն է: Սուր ինհալացիոն ազդեցությունը կարող է հանգեցնել փռշտոցի, խռպոտության, խեղդամահության, լարինգիտի, շնչառության, գրգռման: շնչառական ուղիներըև կրծքավանդակի ցավ: Հնարավոր է նաև արյունահոսություն քթից և լնդերից, թոքային այտուց, քրոնիկ բրոնխիտ և թոքաբորբ: Մաշկի ազդեցությունը կարող է հանգեցնել ծանր ցավոտ այրվածքների և դերմատիտի:

Առաջին օգնություն

1. Տեղափոխեք տուժածներին մաքուր օդ։ Արտակարգ իրավիճակների անձնակազմը պետք է խուսափի ծծմբաթթվի ազդեցությունից այդ ընթացքում:
2. Գնահատեք կենսական նշանները, ներառյալ զարկերակը և շնչառությունը: Եթե ​​զարկերակ չի հայտնաբերվում, կատարեք վերակենդանացում՝ կախված ստացված լրացուցիչ վնասվածքներից։ Եթե ​​շնչառությունը առկա է և դժվար է, ապահովեք շնչառական աջակցություն:
3. Հեռացրեք կեղտոտ հագուստը որքան հնարավոր է շուտ:
4. Աչքերի հետ շփման դեպքում լվանալ տաք ջրով առնվազն 15 րոպե, մաշկի համար՝ օճառով և ջրով:
5. Թունավոր գոլորշիներ ներշնչելիս բերանը ողողեք առատ ջրով, խմեք և արգելվում է ինքնուրույն առաջացնել փսխում:
6. Տուժածին տեղափոխել բժշկական հաստատություն.

ֆիզիկական հատկություններ.

Մաքուր 100% ծծմբաթթուն (մոնոհիդրատ) անգույն յուղոտ հեղուկ է, որը +10 °C ջերմաստիճանում պնդանում է բյուրեղային զանգվածի մեջ։ Ռեակտիվ ծծմբաթթուն սովորաբար ունի 1,84 գ/սմ 3 խտություն և պարունակում է մոտ 95% H 2 SO 4: Այն կարծրանում է միայն -20 °C-ից ցածր։

Մոնոհիդրատի հալման կետը 10,37 °C է՝ 10,5 կՋ/մոլ միաձուլման ջերմությամբ։ Նորմալ պայմաններում այն ​​շատ մածուցիկ հեղուկ է՝ շատ բարձր դիէլեկտրական հաստատունով (e = 100 25 °C-ում): Մոնոհիդրատի աննշան սեփական էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիան զուգահեռաբար ընթանում է երկու ուղղություններով՝ [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 և [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - 5. Նրա մոլեկուլային-իոնային կազմը մոտավորապես կարելի է բնութագրել հետևյալ տվյալներով (%-ով).

H2SO4 HSO 4- H3SO4+ H3O+ HS 2 O 7 - H2S2O7 99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

Երբ նույնիսկ փոքր քանակությամբ ջուր ավելացվում է, տարանջատումը դառնում է գերակշռող ըստ սխեմայի.

H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Քիմիական հատկություններ.

H 2 SO 4-ը ուժեղ երկհիմնական թթու է:

H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-

Առաջին փուլը (միջին կոնցենտրացիաների համար) հանգեցնում է 100% տարանջատման.

K 2 \u003d () / \u003d 1.2 10 -2

1) փոխազդեցություն մետաղների հետ.

ա) նոսր ծծմբաթթուն լուծում է միայն մետաղները, որոնք գտնվում են ջրածնի ձախ լարումների շարքում.

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

բ) կենտրոնացված H 2 +6 SO 4 - ուժեղ օքսիդացնող նյութ; մետաղների հետ շփվելիս (բացառությամբ Au, Pt), այն կարող է կրճատվել S +4 O 2, S 0 կամ H 2 S -2 (Fe, Al, Cr նույնպես չեն արձագանքում առանց տաքացման. դրանք պասիվացված են).

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) կենտրոնացված H 2 S +6 O 4 արձագանքում է երբ ջեռուցվում է որոշ ոչ մետաղներ իր ուժեղ օքսիդացնող հատկությունների շնորհիվ՝ վերածվելով ավելի ցածր օքսիդացման վիճակի ծծմբային միացությունների (օրինակ՝ S + 4 O 2).

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

S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (համակցված) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

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

3) հիմնական օքսիդներով.

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

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

4) հիդրօքսիդներով.

H 2 SO 4 + 2NaOH --> 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) փոխանակման ռեակցիաներ աղերի հետ.

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

Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4

BaSO 4-ի սպիտակ նստվածքի ձևավորումը (թթուներում չլուծվող) օգտագործվում է ծծմբաթթվի և լուծվող սուլֆատների նույնականացման համար:

Մոնոհիդրատը (մաքուր, 100% ծծմբաթթու) թթվային բնույթ ունեցող իոնացնող լուծիչ է։ Շատ մետաղների սուլֆատները լավ լուծվում են դրանում (վերածվում են բիսուլֆատների), մինչդեռ այլ թթուների աղերը, որպես կանոն, լուծվում են միայն այն դեպքում, եթե հնարավոր է դրանց սոլվոլիզը (վերափոխելով բիսուլֆատների): Ազոտական ​​թթուն մոնոհիդրատում իրեն պահում է որպես թույլ հիմք

HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 -

պերքլորիկ - որպես շատ թույլ թթու

H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -

Ֆտորասուլֆոնային և քլորոսուլֆոնային թթուները որոշ չափով ավելի ուժեղ են (HSO 3 F> HSO 3 Cl> HClO 4): Մոնոհիդրատը լավ լուծում է բազմաթիվ օրգանական նյութեր, որոնք պարունակում են ատոմներ չբաշխված էլեկտրոնային զույգերով (կարող են միացնել պրոտոնը): Դրանցից մի քանիսը կարող են այնուհետև մեկուսացվել անփոփոխ՝ պարզապես լուծույթը ջրով նոսրացնելով: Մոնոհիդրատն ունի բարձր կրիոսկոպիկ հաստատուն (6,12°) և երբեմն օգտագործվում է որպես մոլեկուլային քաշը որոշելու միջավայր։

Խտացված H 2 SO 4-ը բավականին ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, հատկապես երբ տաքացվում է (այն սովորաբար կրճատվում է մինչև SO 2): Օրինակ, այն օքսիդացնում է HI-ն և մասամբ HBr-ը (բայց ոչ HCl-ը) մինչև ազատ հալոգեններ: Այն նաև օքսիդացնում է բազմաթիվ մետաղներ՝ Cu, Hg և այլն (մինչդեռ ոսկին և պլատինը կայուն են H 2 SO 4-ի նկատմամբ): Այսպիսով, պղնձի հետ փոխազդեցությունն ընթանում է հետևյալ հավասարման համաձայն.

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

Գործելով որպես օքսիդացնող նյութ՝ ծծմբաթթուն սովորաբար վերածվում է SO 2-ի: Այնուամենայնիվ, այն կարող է կրճատվել S-ի և նույնիսկ H 2 S-ի ամենաուժեղ վերականգնող նյութերով: Խիտ ծծմբաթթուն արձագանքում է ջրածնի սուլֆիդի հետ՝ համաձայն հավասարման.

H 2 SO 4 + H 2 S \u003d 2H 2 O + SO 2 + S

Նշենք, որ այն նույնպես մասամբ վերականգնված է ջրածնի գազև, հետևաբար, չի կարող օգտագործվել այն չորացնելու համար:

Բրինձ. 13. Ծծմբաթթվի լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը:

Ջրի մեջ խտացված ծծմբաթթվի տարրալուծումը ուղեկցվում է ջերմության զգալի արտազատմամբ (և համակարգի ընդհանուր ծավալի որոշակի նվազումով)։ Մոնոհիդրատը գրեթե չի փոխանցում էլեկտրականությունը: Ի հակադրություն, ծծմբաթթվի ջրային լուծույթները լավ հաղորդիչներ են։ Ինչպես երևում է նկ. 13, մոտավորապես 30% թթու ունի առավելագույն էլեկտրական հաղորդունակություն: Կորի նվազագույնը համապատասխանում է H 2 SO 4 · H 2 O բաղադրությամբ հիդրատի:

Ջրում մոնոհիդրատի լուծարման ժամանակ ջերմության արտազատումը (կախված լուծույթի վերջնական կոնցենտրացիայից) կազմում է մինչև 84 կՋ/մոլ H 2 SO 4: Ընդհակառակը, 66% ծծմբաթթուն, նախապես սառեցված մինչև 0 ° C, ձյան հետ (1: 1 քաշով) խառնելով, կարելի է հասնել ջերմաստիճանի նվազմանը մինչև -37 ° C:

H 2 SO 4-ի ջրային լուծույթների խտության փոփոխությունն իր կոնցենտրացիայով (wt.%) տրված է ստորև.

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

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

Ինչպես երևում է այս տվյալներից, 90 վտ-ից բարձր ծծմբական թթվի կոնցենտրացիայի խտության որոշումը։ % դառնում է բավականին անճշտ:

Տարբեր ջերմաստիճաններում տարբեր կոնցենտրացիաների H 2 SO 4 լուծույթների վրա ջրի գոլորշու ճնշումը ցույց է տրված նկ. 15. Ծծմբաթթուն որպես չորացնող միջոց կարող է հանդես գալ միայն այնքան ժամանակ, քանի դեռ ջրի գոլորշիների ճնշումը դրա լուծույթի վրա պակաս է, քան չորացող գազում նրա մասնակի ճնշումը:

Բրինձ. 15. Ջրի գոլորշիների ճնշում.

Բրինձ. 16. Եռման կետեր H 2 SO 4 լուծույթների վրա: H 2 SO 4 լուծումներ.

Երբ ծծմբաթթվի նոսր լուծույթը եփում են, դրանից ջուրը թորում են, և եռման ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 337 ° C, երբ սկսում է թորել 98,3% H 2 SO 4 (նկ. 16): Ընդհակառակը, ծծմբի անհիդրիդի ավելցուկը ցնդում է ավելի խտացված լուծույթներից: Ծծմբաթթվի գոլորշին, որը եռում է 337 ° C-ում, մասամբ տարանջատվում է H 2 O և SO 3-ի, որոնք սառչելիս վերամիավորվում են: Ծծմբաթթվի բարձր եռման կետը թույլ է տալիս այն օգտագործել ցնդող թթուները դրանց աղերից (օրինակ՝ HCl-ը NaCl-ից) առանձնացնելու համար, երբ այն տաքացվում է։

Անդորրագիր.

Մոնոհիդրատը կարելի է ստանալ խտացված ծծմբական թթվի բյուրեղացման միջոցով -10°C-ում։

Ծծմբաթթվի արտադրություն.

1-ին փուլ.Պիրիտային վառարան.

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

Գործընթացը տարասեռ է.

1) մանրացնելով երկաթի պիրիտ (պիրիտ)

2) «հեղուկացված մահճակալի» մեթոդ

3) 800°С; ավելորդ ջերմության հեռացում

4) օդում թթվածնի կոնցենտրացիայի ավելացում

2-րդ փուլ.Մաքրումից, չորացումից և ջերմափոխանակությունից հետո ծծմբի երկօքսիդը մտնում է կոնտակտային ապարատ, որտեղ այն օքսիդացվում է մինչև ծծմբային անհիդրիդ (450 ° C - 500 ° C; կատալիզատոր V 2 O 5):

2SO2 + O2<-->2SO3

3-րդ փուլ.Ներծծող աշտարակ.

nSO 3 + H 2 SO 4 (կոնգ) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (օլեում)

Ջուրը հնարավոր չէ օգտագործել մառախուղի առաջացման պատճառով։ Կիրառեք կերամիկական վարդակներ և հակահոսքի սկզբունքը:

Դիմում.

Հիշիր. Ծծմբաթթուն պետք է ջրի մեջ լցնել փոքր չափաբաժիններով, և ոչ հակառակը։ Հակառակ դեպքում՝ բռնի քիմիական ռեակցիաինչը կարող է հանգեցնել ծանր այրվածքների:

Ծծմբաթթուն քիմիական արդյունաբերության հիմնական արտադրանքներից է։ Այն գնում է հանքային պարարտանյութերի (սուպերֆոսֆատ, ամոնիումի սուլֆատ), տարբեր թթուների և աղերի, դեղամիջոցների և լվացող միջոցների, ներկանյութերի, արհեստական ​​մանրաթելերի, պայթուցիկ նյութերի արտադրությանը։ Օգտագործվում է մետալուրգիայում (հանքաքարերի քայքայումը, օրինակ՝ ուրանը), նավթամթերքների մաքրման համար, որպես չորացուցիչ և այլն։

Գործնականորեն կարևոր է այն փաստը, որ շատ ուժեղ (75%-ից բարձր) ծծմբաթթուն չի գործում երկաթի վրա։ Սա թույլ է տալիս պահել և տեղափոխել այն պողպատե տանկերում: Ընդհակառակը, նոսր H 2 SO 4-ը հեշտությամբ լուծում է երկաթը ջրածնի արտազատմամբ: Օքսիդացնող հատկությունները բոլորովին բնորոշ չեն դրան։

Ուժեղ ծծմբական թթուն ակտիվորեն կլանում է խոնավությունը և, հետևաբար, հաճախ օգտագործվում է գազերը չորացնելու համար: Ջրածին և թթվածին պարունակող բազմաթիվ օրգանական նյութերից այն խլում է ջուրը, որը հաճախ օգտագործվում է տեխնոլոգիայի մեջ։ Սրանով (ինչպես նաև օքսիդացնող հատկություններուժեղ H 2 SO 4) կապված է նրա կործանարար ազդեցության հետ բույսերի և կենդանիների հյուսվածքների վրա: Ծծմբաթթուն, որը պատահաբար հայտնվում է մաշկի կամ հագուստի վրա աշխատանքի ընթացքում, պետք է անմիջապես լվանալ շատ ջրով, այնուհետև ախտահարված տարածքը խոնավացնել ամոնիակի նոսր լուծույթով և նորից լվանալ ջրով:

Մաքուր ծծմբաթթվի մոլեկուլներ.

Նկ.1. Ջրածնային կապերի դիագրամ H 2 SO 4 բյուրեղում:

Մոլեկուլները, որոնք կազմում են մոնոհիդրատ բյուրեղը՝ (HO) 2 SO 2, կապված են միմյանց հետ բավականին ուժեղ (25 կՋ/մոլ) ջրածնային կապերով, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. 1. (HO) 2 SO 2 մոլեկուլն ինքնին ունի աղավաղված քառաեդրոնի կառուցվածք՝ ծծմբի ատոմով կենտրոնին մոտ և բնութագրվում է հետևյալ պարամետրերով. (d (S-OH) \u003d 154 pm, PHO-S-OH \u003d 104 °, d (S \u003d O) \u003d 143 pm, ROSO \u003d 119 °: HOSO 3 - իոնում, d (S-OH) \u003d 161 և d (SO) \u003d pm, և 145 SO 4 իոնին գնալիս 2-տետրաեդրոնը ստանում է ճիշտ ձև և պարամետրերը հավասարեցվում են:

Ծծմբաթթվի հիդրատներ.

Ծծմբաթթվի համար հայտնի են մի քանի բյուրեղային հիդրատներ, որոնց բաղադրությունը ներկայացված է Նկ. 14. Դրանցից ամենաաղքատը ջրով օքսոնիումի աղն է՝ H 3 O + HSO 4 -: Քանի որ դիտարկվող համակարգը շատ հակված է գերսառեցման, դրանում իրականում նկատվող սառեցման ջերմաստիճանները շատ ավելի ցածր են, քան հալման կետերը:

Բրինձ. 14. Հալման կետերը H 2 O·H 2 SO 4 համակարգում:

Մետաղով թթուն հատուկ է այս դասերի միացությունների համար։ Իր ընթացքի ընթացքում ջրածնի պրոտոնը վերականգնվում է և թթվային անիոնի հետ միասին փոխարինվում է մետաղական կատիոնով։ Սա աղ առաջացնող ռեակցիայի օրինակ է, թեև կան մի քանի տեսակի փոխազդեցություններ, որոնք չեն հետևում այս սկզբունքին: Դրանք ընթանում են որպես ռեդոքս և չեն ուղեկցվում ջրածնի էվոլյուցիայով:

Մետաղների հետ թթուների փոխազդեցության սկզբունքները

Բոլոր ռեակցիաները մետաղի հետ հանգեցնում են աղերի առաջացման: Միակ բացառությունն է, թերևս, ազնիվ մետաղի ռեակցիան ջրային ռեգիայով, աղաթթվի խառնուրդով և թթուների ցանկացած այլ փոխազդեցությամբ մետաղների հետ հանգեցնում է աղի առաջացմանը։ Եթե ​​թթուն ոչ խտացված ծծմբային է, ոչ էլ ազոտային, ապա մոլեկուլային ջրածինը բաժանվում է որպես արտադրանք:

Բայց երբ խտացված ծծմբաթթուն արձագանքում է, մետաղների հետ փոխազդեցությունն ընթանում է ռեդոքս գործընթացի սկզբունքով։ Հետևաբար, փորձնականորեն առանձնացվել են տիպիկ մետաղների և ուժեղ անօրգանական թթուների փոխազդեցության երկու տեսակ.

• մետաղների փոխազդեցություն նոսր թթուների հետ;
• փոխազդեցություն կենտրոնացված թթվի հետ.

Առաջին տիպի ռեակցիաները շարունակվում են ցանկացած թթվի հետ: Միակ բացառությունը խտացված և ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական ​​թթու է: Նրանք արձագանքում են ըստ երկրորդ տեսակի և հանգեցնում են ծծմբի և ազոտի նվազեցման աղերի և արտադրանքների առաջացմանը։

Թթուների տիպիկ փոխազդեցությունները մետաղների հետ

Ստանդարտ էլեկտրաքիմիական շարքում գտնվող ջրածնից ձախ կողմում գտնվող մետաղները փոխազդում են տարբեր կոնցենտրացիաների այլ թթուների հետ, բացառությամբ ազոտական ​​թթվի, առաջացնելով աղ և արձակելով մոլեկուլային ջրածին: Մետաղները, որոնք գտնվում են ջրածնի աջ կողմում էլեկտրաբացասականության շարքում, չեն կարող փոխազդել վերը նշված թթուների հետ և փոխազդել միայն ազոտաթթվի հետ՝ անկախ դրա կոնցենտրացիայից, խտացված ծծմբաթթվի և ջրային ռեգիայի հետ։ Սա թթուների տիպիկ փոխազդեցություն է մետաղների հետ։

Մետաղների ռեակցիաները խտացված ծծմբաթթվի հետ

Ռեակցիաները նոսր ազոտական ​​թթվի հետ

Նոսրացված ազոտական ​​թթուն փոխազդում է մետաղների հետ ջրածնի ձախ և աջ կողմում: Ակտիվ մետաղների հետ ռեակցիայի ժամանակ առաջանում է ամոնիակ, որն անմիջապես լուծվում է և փոխազդում նիտրատ անիոնի հետ՝ առաջացնելով մեկ այլ աղ։ մետաղներով միջին ակտիվությունթթուն արձագանքում է մոլեկուլային ազոտի արտազատմանը: Ոչ ակտիվ դեպքում ռեակցիան ընթանում է դինիտրիկ օքսիդի արտազատմամբ։ Ամենից հաճախ մեկ ռեակցիայի ընթացքում ձևավորվում են ծծմբի նվազեցման մի քանի արտադրանք: Ռեակցիաների օրինակները ներկայացված են ստորև ներկայացված գրաֆիկական հավելվածում:

Ռեակցիաներ խտացված ազոտական ​​թթվի հետ

AT այս դեպքըԱզոտը նաև օքսիդացնող նյութ է։ Բոլոր ռեակցիաները ավարտվում են աղի ձևավորմամբ և մեկուսացմամբ:Գրաֆիկական հավելվածում առաջարկվում են ռեդոքսային ռեակցիաների ընթացքի սխեմաներ: Այս դեպքում հատուկ ուշադրության է արժանի ոչ ակտիվ տարրերով ռեակցիան։ Թթուների նման փոխազդեցությունը մետաղների հետ ոչ սպեցիֆիկ է։

Մետաղների ռեակտիվություն

Մետաղները բավականին հեշտությամբ են արձագանքում թթուների հետ, չնայած կան մի քանի իներտ նյութեր։ Սրանք տարրեր են, որոնք ունեն բարձր ստանդարտ էլեկտրաքիմիական ներուժ: Կան մի շարք մետաղներ, որոնք կառուցված են այս ցուցանիշի հիման վրա։ Այն կոչվում է էլեկտրաբացասականության շարք: Եթե ​​մետաղը դրա մեջ է ջրածնի ձախ կողմում, ապա այն կարող է արձագանքել նոսր թթվի հետ։

Կա միայն մեկ բացառություն՝ երկաթը և ալյումինը, իրենց մակերեսի վրա եռարժեք օքսիդների առաջացման պատճառով, չեն կարող թթվի հետ արձագանքել առանց տաքացման։ Եթե ​​խառնուրդը տաքացվում է, ապա սկզբում մետաղի օքսիդ թաղանթը մտնում է ռեակցիայի մեջ, այնուհետև այն լուծվում է հենց թթվի մեջ։ Էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում ջրածնի աջ կողմում գտնվող մետաղները չեն կարող արձագանքել անօրգանական թթու, այդ թվում՝ նոսրացված եղնուղտով։ Կանոնից երկու բացառություն կա՝ այս մետաղները լուծվում են կենտրոնացված և նոսրացած ազոտաթթվի և ջրային ռեգիաներում: Վերջիններիս մեջ չեն կարող լուծվել միայն ռոդիումը, ռութենիումը, իրիդիումը և օսմիումը։

Ցանկացած թթու բարդ նյութ է, որի մոլեկուլը պարունակում է մեկ կամ մի քանի ջրածնի ատոմ և թթվային մնացորդ։

Ծծմբաթթվի բանաձևը H2SO4 է: Հետևաբար, ծծմբաթթվի մոլեկուլի կազմը ներառում է ջրածնի երկու ատոմ և թթվային մնացորդ SO4։

Ծծմբաթթուն առաջանում է, երբ ծծմբի օքսիդը փոխազդում է ջրի հետ

SO3+H2O -> H2SO4

Մաքուր 100% ծծմբաթթուն (մոնոհիդրատ) ծանր հեղուկ է, յուղի պես մածուցիկ, անգույն և անհոտ, թթու «պղնձի» համով։ Արդեն +10 ° C ջերմաստիճանում այն ​​ամրանում է և վերածվում բյուրեղային զանգվածի։

Խտացված ծծմբաթթուն պարունակում է մոտավորապես 95% H2SO4: Եվ սառչում է -20 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում:

Փոխազդեցություն ջրի հետ

Ծծմբաթթուն շատ լուծելի է ջրում՝ խառնվելով դրա հետ ցանկացած հարաբերակցությամբ։ Սա մեծ քանակությամբ ջերմություն է թողնում:

Ծծմբաթթուն ունակ է կլանել օդից ջրի գոլորշին: Այս հատկությունը օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ՝ գազերի չորացման համար։ Գազերը չորանում են՝ դրանք ծծմբաթթվով հատուկ տարաներով անցնելով։ Իհարկե, այս մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն այն գազերի համար, որոնք չեն արձագանքում դրա հետ։

Հայտնի է, որ երբ ծծմբաթթուն շփվում է բազմաթիվ օրգանական նյութերի, հատկապես ածխաջրերի հետ, այդ նյութերը ածխանում են։ Բանն այն է, որ ածխաջրերը, ինչպես ջուրը, պարունակում են և՛ ջրածին, և՛ թթվածին: Ծծմբաթթուն խլում է նրանց այդ տարրերը: Մնում է ածուխ։

AT ջրային լուծույթ H2SO4 ցուցիչները լակմուսը և մեթիլ նարնջագույնը դառնում են կարմիր, ինչը ցույց է տալիս, որ այս լուծույթն ունի թթու համ:

Փոխազդեցություն մետաղների հետ

Ինչպես ցանկացած այլ թթու, ծծմբաթթուն ի վիճակի է իր մոլեկուլում ջրածնի ատոմները փոխարինել մետաղի ատոմներով։ Այն փոխազդում է գրեթե բոլոր մետաղների հետ։

նոսր ծծմբաթթուփոխազդում է մետաղների հետ սովորական թթվի նման: Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է SO4 թթվային մնացորդով և ջրածնով աղ։

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

ԲԱՅՑ խտացված ծծմբաթթուշատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Այն օքսիդացնում է բոլոր մետաղները՝ անկախ լարման շարքում նրանց դիրքից։ Իսկ մետաղների հետ փոխազդելիս այն ինքնին վերածվում է SO2-ի։ Ջրածինը չի ազատվում:

Сu + 2 H2SO4 (կոնկ) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

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

Բայց ոսկին, երկաթը, ալյումինը, պլատինի խմբի մետաղները ծծմբաթթվի մեջ չեն օքսիդանում։ Հետեւաբար, ծծմբաթթուն տեղափոխվում է պողպատե տանկերով:

Ծծմբաթթվի աղերը, որոնք ստացվում են նման ռեակցիաների արդյունքում, կոչվում են սուլֆատներ։ Նրանք անգույն են և հեշտությամբ բյուրեղանում են։ Նրանցից ոմանք ջրի մեջ շատ լուծելի են: Միայն CaSO4-ը և PbSO4-ն են քիչ լուծվող: BaSO4-ը գրեթե չի լուծվում ջրում:

Փոխազդեցություն հիմքերի հետ

Թթվի ռեակցիան հիմքի հետ կոչվում է չեզոքացման ռեակցիա։ Ծծմբաթթվի չեզոքացման ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է SO4 թթվային մնացորդ եւ ջուր H2O պարունակող աղ։

Ծծմբաթթվի չեզոքացման ռեակցիաների օրինակներ.

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Ծծմբաթթուն մտնում է չեզոքացման ռեակցիա ինչպես լուծելի, այնպես էլ չլուծվող հիմքերով:

Քանի որ ծծմբաթթվի մոլեկուլում կա ջրածնի երկու ատոմ, և այն չեզոքացնելու համար անհրաժեշտ է երկու հիմք, այն պատկանում է երկհիմն թթուներին։

Փոխազդեցությունը հիմնական օքսիդների հետ

Դպրոցական քիմիայի դասընթացից մենք գիտենք, թե ինչ են կոչվում օքսիդները բարդ նյութեր, որը ներառում է երկու քիմիական տարր, որոնցից մեկը թթվածինն է -2 օքսիդացման վիճակում։ Հիմնական օքսիդները կոչվում են 1, 2 և որոշ 3 վալենտային մետաղների օքսիդներ: Հիմնական օքսիդների օրինակներ՝ Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO:

Հիմնական օքսիդներով ծծմբաթթուն մտնում է չեզոքացման ռեակցիա: Նման ռեակցիայի արդյունքում, ինչպես հիմքերի հետ ռեակցիայի ժամանակ, առաջանում են աղ և ջուր։ Աղը պարունակում է SO4 թթվային մնացորդ:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Աղի փոխազդեցություն

Ծծմբաթթուն փոխազդում է ավելի թույլ կամ ցնդող թթուների աղերի հետ՝ հեռացնելով այդ թթուները դրանցից։ Այս ռեակցիայի արդյունքում SO4 թթվային մնացորդով աղ և թթու

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Ծծմբաթթվի և դրա միացությունների օգտագործումը

Բարիումի շիլա BaSO4-ն ի վիճակի է հետաձգել ռենտգենյան ճառագայթները։ Լցնելով այն մարդու մարմնի խոռոչ օրգաններով, ռադիոլոգները հետազոտում են դրանք։

Բժշկության և շինարարության մեջ լայնորեն կիրառվում է բնական գիպսը CaSO4 * 2H2O, կալցիումի սուլֆատ հիդրատը։ Գլաուբերի աղը Na2SO4 * 10H2O օգտագործվում է բժշկության և անասնաբուժության մեջ, քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ սոդայի և ապակու արտադրության համար։ Պղնձի սուլֆատ CuSO4 * 5H2O հայտնի է այգեպաններին և գյուղատնտեսներին, ովքեր օգտագործում են այն վնասատուների և բույսերի հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար:

Ծծմբաթթուն լայնորեն կիրառվում է տարբեր արդյունաբերություններում՝ քիմիական, մետաղամշակման, նավթի, տեքստիլ, կաշվի և այլն:

նոսր թթուներով, որոնք օքսիդացնող հատկություն են ցուցաբերում շնորհիվջրածնի իոններ(նոսրացված ծծմբային, ֆոսֆորային, ծծմբային, բոլորը անօքսիդ և օրգանական թթուներև այլն)

մետաղները արձագանքում են.
գտնվում է մի շարք լարումների մեջ ջրածնի նկատմամբ(այս մետաղները կարող են տեղահանել ջրածինը թթվից);
ձևավորվում է այս թթուներով լուծվող աղեր(այս մետաղների մակերեսին պաշտպանիչ աղ չի գոյանում)
ֆիլմ):

Ռեակցիայի արդյունքում՝ լուծվող աղերև առանձնանալ ջրածին:
2A1 + 6HCI \u003d 2A1C1 3 + ZN 2
Մ g + H 2 SO 4 \u003d M gS O 4 + H 2
ռազբ.
ԻՑ u + H 2 SO 4 → X (քանի որ C u կանգնած է H 2-ից հետո)
ռազբ.
Pb + H 2 SO 4 → X (քանի որ Pb SO 4 ջրի մեջ չլուծվող)
ռազբ.
Որոշ թթուներ օքսիդացնող նյութեր են թթվային մնացորդ ձևավորող տարրի պատճառով: Դրանք ներառում են խտացված ծծմբաթթու, ինչպես նաև ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական ​​թթու: Նման թթուները կոչվում են օքսիդացնող թթուներ.

Այս թթուների անիոնները պարունակում են ծծմբի և ազոտի ատոմներ ավելի բարձր աստիճաններօքսիդացում

Թթվային մնացորդների օքսիդացնող հատկությունները շատ ավելի ուժեղ են, քան ջրածնի H-ը, հետևաբար ազոտական ​​և խտացված ծծմբաթթուները փոխազդում են լարման շարքում գտնվող գրեթե բոլոր մետաղների հետ և ջրածնից առաջ և հետո: բացի ոսկուցև պլատինե.Քանի որ այս դեպքերում օքսիդացնող նյութերը թթվային մնացորդներ չեն (ծծմբի և ազոտի ատոմների պատճառով ամենաբարձր օքսիդացման վիճակներում), և ոչ ջրածնի H, ապա. ազոտային և խտացված ծծմբաթթուների փոխազդեցության մեջՀետ մետաղները ջրածին չեն արձակում։Այս թթուների ազդեցության տակ գտնվող մետաղը օքսիդացված է բնորոշ (կայուն) օքսիդացման վիճակև ձևավորում է աղ, և թթվայնացման արդյունքը կախված է մետաղի ակտիվությունից և թթվի նոսրացման աստիճանից.

Ծծմբաթթվի փոխազդեցությունը մետաղների հետ

Նոսրած և խտացված ծծմբաթթուները տարբեր կերպ են վարվում: Նոսրացած ծծմբաթթուն իրեն սովորական թթու է պահում: Ակտիվ մետաղներ ջրածնի ձախ լարման շարքում

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

հեռացնել ջրածինը նոսր ծծմբաթթվից. Մենք տեսնում ենք ջրածնի պղպջակներ, երբ նոսր ծծմբաթթուն ավելացվում է փորձանոթի մեջ ցինկով:

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

Պղինձը ջրածնից հետո լարումների շարքում է, հետևաբար, նոսր ծծմբաթթուն չի գործում պղնձի վրա: Իսկ խտացված ծծմբաթթվի մեջ ցինկը և պղինձն այսպես են վարվում…

Ցինկ, ինչպես ակտիվ մետաղ, Միգուցեձեւը հետ կենտրոնացվածծծմբաթթու, ծծմբի երկօքսիդ, տարրական ծծումբ և նույնիսկ ջրածնի սուլֆիդ:

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

Պղինձը պակաս ակտիվ մետաղ է։ Խիտ ծծմբաթթվի հետ փոխազդեցության ժամանակ այն վերածում է ծծմբի երկօքսիդի։

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

Փորձանոթների մեջ կենտրոնացվածԾծմբաթթուն ազատում է ծծմբի երկօքսիդը:

Պետք է հիշել, որ դիագրամները ցույց են տալիս ապրանքներ, որոնց պարունակությունը առավելագույնն է թթվային նվազեցման հնարավոր արտադրանքների մեջ:

Ելնելով վերը նշված սխեմաներից, մենք կկազմենք հատուկ ռեակցիաների հավասարումներ՝ պղնձի և մագնեզիումի փոխազդեցությունը խտացված ծծմբաթթվի հետ.
0 +6 +2 +4
ԻՑ u + 2H 2 SO 4 \u003d C uSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
կոնց.
0 +6 +2 -2
4 մ g + 5H 2 SO 4 \u003d 4M gSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
կոնց.

Որոշ մետաղներ ( Ֆե. AI, Cr) չեն փոխազդում խտացված ծծմբի հետ և ազոտական ​​թթունորմալ ջերմաստիճանում, ինչպես պատահում է պասիվացումմետաղական. Այս երեւույթը կապված է մետաղի մակերեսի վրա բարակ, բայց շատ խիտ օքսիդ թաղանթի առաջացման հետ, որը պաշտպանում է մետաղը։ Այդ իսկ պատճառով ազոտային և խտացված ծծմբաթթուները տեղափոխվում են երկաթե տարաներով։

Եթե ​​մետաղը ցուցադրում է փոփոխական օքսիդացման վիճակներ, ապա H + իոնների շնորհիվ օքսիդացնող նյութեր հանդիսացող թթուների հետ ձևավորում է աղեր, որոնցում օքսիդացման աստիճանը կայունից ցածր է, իսկ օքսիդացող թթուների դեպքում՝ աղեր, որոնցում օքսիդացման աստիճանն ավելի կայուն է.
0 +2
F e + H 2 SO 4 \u003d F e SO 4 + H 2
0 ռազբ. + 3
F e + H 2 SO 4 \u003d F e 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2 + 6H 2 O
կոնց

Ի.Ի.Նովոշինսկի
Ն.Ս.Նովոշինսկայա